전류가 흐르는 평행 도선 사이에 작용하는 힘

1. 전류와 자기장

전류가 흐르는 도선은 자기장을 만들어낸다. 전류와 자기장 관계는 앙페르의 법칙과 패러데이의 법칙을 통해 설명되며, 이는 전자기학의 기본 원리 중 하나이다. 전류가 흐를 때 도선 주변에는 원형의 자기장이 형성되고, 이 자기장은 도선의 중심을 따라서 비스듬히 형성된다. 이러한 자기장은 오른손 법칙에 의해 이해할 수 있는데, 즉 도선을 잡았을 때 엄지 손가락이 전류의 방향을 가리키면, 나머지 손가락이 감싸는 원의 방향이 자기장의 방향이다. 예를 들어, 직선 도선에 흐르는 전류가 1A일 때, 도선 중심에서의 자기장 세기는 도선 거리 r에 반비례하며, 자기장 세기(H)는 μ/2π × (전류/거리)로 나타낸다. 여기서 μ는 자기장 상수로 약 4π × 10^-7 H/m이다. 이를 기반으로 계산했을 때, 전류가 1A이고 도선으로부터 거리 1cm(0.01m)일 경우, 자기장 세기는 약 4 × 10^-5 T, 즉 40 μT로 계산되며, 이는 일상 생활에서도 쉽게 측정 가능한 수준이다. 또한, 여러 전류가 교차하는 경우 자기장은 벡터의 합에 따라 복잡하게 형성되지만, 지구 자기장은 연평균 25 ~ 65 μT로 매우 약한 편임에 반해 전기기기에서는 수백 mT 또…