전류가 만드는 자기장(1)

1. 전류와 자기장의 기본 개념

전류와 자기장의 기본 개념은 전기와 자기의 상호작용에 관한 이해를 바탕으로 한다. 전류란 일정한 방향으로 흐르는 전자의 흐름으로 정의되며, 단위는 암페어(A)이다. 전류가 흐를 때 주변에는 자기장이 형성되며, 이는 전류와 자기장이 밀접한 연관이 있음을 보여준다. 앙페르 법칙에 따르면, 직선 전류가 만드는 자기장의 세기는 전류의 크기에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 예를 들어, 직선 도선에서 특정 거리의 자기장 세기는 2πr로 표현할 수 있으며, 전류 I를 지나는 원형 도선의 자기장은 만유체를 참고하면 μ0I/2r로 나타난다. 여기서 μ0는 진공의 투자율(4π × 10^-7 H/m)이다. 이러한 원리로 인해 길이 1미터의 와이어에 1암페어의 전류가 흐를 때, 와이어에서 1cm 거리의 자기장은 약 2μT(마이크로테슬라)에 달한다. 자기장은 방향을 결정하는데, 오른손 법칙에 따라 전류가 흐르는 도선의 방향을 오른손으로 감았을 때, 손가락이 가리키는 방향이 자기장의 방향이다. 이는 전류가 흐르는 전선 주변에 원형으로 자기장이 형성된다는 것을 보여준다. 대표적인 사례로 전기 모터와 발전기에서는 전류와 자기장 …