| [ sciEncE ] in KIDS 글 쓴 이(By): babs (창조가) 날 짜 (Date): 2003년 4월 12일 토요일 오후 02시 47분 45초 제 목(Title): Re: 자기력 자기력은 분자들의 전자들이 특정한 방향으로 배향되었을 때 나타난다고 한는데, 이 배향된 전자가 어떤 힘을 만들어 내는 것인가요? 전자가 배향된 자성체가 다른 물체의 전자도 배향시켰다고 했을 때, 이 현상이 어떤 힘을 만들어내는 것이지요? 이것도 전기력의 일종인가요? ------- 헐~ 그동안 사이보드가 썰렁해서 심심했었는데.. 사실 이정도 문제는 고등학교 물리시간에 심사숙고해서 이미 깨우쳤어야 했을 퀘스쳔이져.. 그렇지만 암기 중심 입시 위주의 교육이 저런 본질적 문제를 회피해 버리게 했져. 답은 물리교과서만 제대로 읽었어도 나옵니다. 나오구요, 근데 챕터 두 개를 유추해서 알아내야 합니다. 1) 가시적 자기현상은 분자레벨보다는 원자레벨에서 나타납니다. 분자레벨은 알다시피 원자들이 배배 꼬인채 뭉뚱그려 있기 때문에 전자들이 특정 방향으로 배향되기가 어렵구여,, 금속같이 원자로 이루어진 경우에는 원자배열이 잘 정렬되어 있어서 자기현상이 잘 일어나져. 2-1) 도선을 지나는 전자에 의한 자기력 생성 이것을 교과서에서 보셨을 거에여.. 전자기학의 기본이 바로 이 도선을 지나는 전자에 의해 발생하는 원형자기력입니다. 즉, 직류전기가 흐르는 전선 주위에는 원형자기장이 형성됩니다. 전류란, 전자의 흐름이고 따라서 전자가 공간을 이동할 때 전기장이 변한 다고 말할 수 있고, 전기장의 변화가 자기장을 유도한 것입니다. 이 때 전류가 일정하게 흐르면 자기장도 static 하게 형성됩니다. 2-2) 원형 도선의 전류에 의한 자기장 직진하는 전류에 의해서는 오른나사 방향의 자기장이 형성되고, 이때 전선을 둥그렇게 감으면, 오른나사 방향들이 뭉치면서 이른바 N극, S극이 모습을 드러냅니다. 3) 원자의 전자들도 도선을 지나는 전자들과 다를 바가 없습니다. 전자는 원자핵 주위를 원운동으로 돌고 있으므로, 2)번에 의해 항상 자기장 변화도 함께 발생하고 있습니다. 근데, 보통 전자들은 랜덤하게 운동한다 고들 하지요. 그래서 자기력이 늘 상쇄됩니다. 근데, 자기쌍극자 인지 뭔지 항상 일정하게 궤도를 도는 놈들이 있으면 자기력이 눈에 보이게 됩니다. 철은 이렇게 배향하기 쉬운 전자들을 갖고 있나 바요.. 즉, 철 내부를 들여다 봤을 때, 원자속의 전자들이 대체로 같은 방향으로 돌고 있다면 원자 하나하나의 자기장이 합해져서 '자석'의 성질을 띄는 것이지여.. 4) 따라서 자석내부의 원자 하나하나를 원형 도선 하나하나로 모델링할 수 있습니다. 그렇다면, N극이니 S극이니 하는 것은 무의미해집니다. 그냥 인력/척력을 구별하기 쉬우라고 갖다 붙인 것이고, 본질은 2-1)처럼 전자가 직진할때 오른나사 방향의 자기장이 생기는 것 밖에 없습니다. 사람들은 자석 하면 N극, S극을 떠올리는데, 원래 인력/척력이 자석의 근본이 아니란 것이져.. 5) 자석을 손에 갖다 대어도 손은 덩달아 자석이 되질 않습니다. 부도체에 가까운 손은 자유전자도 없고 원자배열도 뒤죽박죽이지여. 자석을 구리선에 갖다대면? 구리선은 자석에서 발생하는 자기장에 분명 영향을 받지만 자기장->자기장 유도는 없고 자기장변화->전기장(전자흐름)->다시 자기장 일케됩니다. 그래서 자석이 구리선 근처에 가는 동안에는 전기가 흘렀다가(이때 구리선에 의해 순간적으로 자기장 발생) 자석이 구리선에 머물때는 자기장 변화없으므로 전기장도 없고.. 여튼 그렇게 됩니다. 자석을 철선에 갖다대면? 자석의 자기장이 바로 철의 자기장에 영향을 주는 것이 아니라, 자석을 갖다 대는 동안의 자기장 변화가 철의 자기쌍극자들의 배향을 먼저 유도하고, 다시 유도된 자기쌍극자들에 의해 자석을 떼어도 자기장이 남아 있게 되는 것이져.. |