| [ sciEncE ] in KIDS 글 쓴 이(By): Monde (김_형_도) 날 짜 (Date): 2003년 4월 24일 목요일 오후 11시 39분 29초 제 목(Title): babs의 자기력 II 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. ----------------------------------------------------------------------- 전류 땜시 자기장이 생기는 걸 이런 식으로 설명하는 사람도 있군요. 근데 static하면 전자기파가 안 생기는데여? 물론 그것도 그거라고 우기면 할 말 없음. ----------------------------------------------------------------------- 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. ----------------------------------------------------------------------- 그러든지 말든지...by definition ----------------------------------------------------------------------- 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.. ------------------------------------------------------------------------ 첫번째 두번째가 하나 씩 밀린 건 생각하시고 읽으세여. 영번째 문장은 먼 개소린지... 원자의 전자와 도선의 전자??? 정확히 얘기하면 원자에 속박되서 안 움직이는 전자, 금속의 경우에 지 맘대로 뺑뺑이 치는 전자 두 개가 있죠. 근데, 그 중간도 허벌나게 많은데... 대표적으로 고온초전도체. 첫번째 문장은 양자역학에 의해 부정된 명제. 근데, 두번째 문장은 orbital magnetic moment란 게 존재하므로 맞는 말. 세번째 문장은 랜덤하다는 게 고체 수준에서 그렇다고 해야 맞는 말. magnetic moment는 있는데, 랜덤해서 상쇄된다는 주장인데, magnetic moment가 없어서 자성이 없는 놈은 머야??? 네번째 문장은 orbital magnetic moment가 자성을 준다는 노벨상 탈 만한 주장인데, 대부분의 자석은 spin magnetic moment가 중요함. 그리고, 마지막 문장은 그거 증명해서 노벨상 타슈. 안말리...... 비아냥 거리는 게 아니라, 진짜로 할 수 있으면 그렇다는 얘기우. -------------------------------------------------------------------- 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 --------------------------------------------------------------------- 이게 거짓말이란 건 얘기했는데, NS 극과 인력/척력과 무슨 상관??? 그냥 오른손잡이들이 정한 거지. --------------------------------------------------------------------- 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.. ------------------------------------------------------------------------ 며칠 전 쓴 글에서도 한 말인데, 순수 이론적인 금속은 파울리 상자성을 띰 (자기장 걸어주면 spin magnetic moment가 자기장 방향으로 정렬이 됨). 근데, 금은동은 금속인데도 반자성(반대 방향으로 간다니)을 띰. 이거는 전자가 10개나 있는 d band 전자에 의한 것임. 오비탈이 몽땅 차있는 놈은 다 반자성이라는 걸 생각하시고... 마지막 강자성에 대한 설명은 코메디인 줄 본인도 알 것임. 내가 말한 모든 자성은 어떤 물질의 고유한 바닥 상태 이고, 예를 들어 강자성은 valence 전자의 스핀이 한 방향으로 모두 정렬 되는 게 바닥 상태인데, 여러 복잡한 이유(자기 에너지, 엔트로피 등 어려운데 알고 싶으면, 란다우의 30년대 논문 보면 됨)로 여러 방향으로 랜덤(babs가 말한)하게 되어 있는데, 자기장을 외부에서 걸어주면 여러 복잡한 이유보다 외부 자기장을 따라가 주는 게 에너지가 낮아져서 자석이 되는 것임. |