또리's 전기이론 21. 자장3

1. 자장

3) 자기회로

- 전장과 자장의 비교

기전력	전장의 세기	전기저항	전속밀도	도전율
V [V]	E=V/l [V/m]	R=l/σS	D=εE [C/m^2]	σ, K
기자력	자장의 세기	자기저항	자속밀도	투자율
F=NI [AT]	H=F/l [A/m]	Rm=l/μA	B=μH [Wb/m^2]	μ

 

4) 암페어의 주회적분의 법칙과 자장의 계산

- 암페어의 주회적분의 법칙

전류 I에 의해서 발생되는 자장 중에서 자장의 방향을 따라 전류 I의 주위를 일주하는 경로를 취할 때 이 경로 각 부분의 자장의 크기 H와 그 부분의 길이 △l의 곱 H△l의 경로 전체에 대한 합은 전류 I와 같습니다.

이것을 암페어의 주회적분의 법칙이라고 합니다.

H1l1+H2l2+ ··· + HnIn=I

 

도선의 권수가 N인 경우 I는 NI가 됩니다. 따라서 일반식으로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

∑Hl=NI [AT]

 

- 직선전류에 의한 자기장

매우 긴 도선에 I [A]의 전류가 흐를 때 도선에서 r [m] 떨어진 점 P의 자장의 세기를 암페어의 주회적분의 법칙에 의해서 구할 수 있습니다.

도선이 무한히 길면 그 주위에 생기는 자장은 도선을 중심으로 하는 원이 됩니다.

따라서 반지름 r [m]이 되는 원 주위의 자장의 세기는 모두 같고, 각 점의 자장의 방향은 원주의 접선방향입니다.

Hl=I

H=I/l=I/2πr [AT/m]

 

※ 유한장 직선전류에 의한 P점의 자장의 세기

Hp=(I/4πr)(sinθ1+sinθ2)=(I/4πr)(cosβ1+cosβ2) [AT/m]

 

- 환상솔레노이드 내부의 자장

평균반지름이 r [m]이고, 권수 N인 환상솔레노이드에 전류 I가 흐를 때 솔레노이드 내부의 자장 H는 반지름 r [m]인 원주를 따라 일정하므로 다음과 같습니다.

∑Hl=H*2πr

 

자기력은 NI이므로

H*2πr=NI

H=NI/2πr [AT/m]

 

- 무한장 솔레노이드 내부의 자장

단위 길이당 권수 N0인 무한장 솔레노이드에 I [A]의 전류가 흐를 때 솔레노이드 내부의 자장은 다음과 같습니다.

솔레노이드가 무한히 길다고 생각하면 솔레노이드 내부 자장의 세기는 어떤 점에서나 다같은 평등자장이 되고, 그 방향은 오른나사의 법칙에 따르며 축에 평행이 됩니다. 또한, 솔레노이드의 밖에는 자장이 생기지 않습니다.

솔레노이드의 내부와 외측을 통과하는 폐로를 취하여 암페어의 주회적분의 법칙을 적용하면 다음과 같습니다.

∑Hl=H1l1+H2l2+H3l3+H4I4=H1l1=NI

H1=NI/l1 [AT/m]

H=N0I [AT/m]