자기장의 방향과 오른 나사 법칙, 오른 손바닥 법칙

안녕하세요, 설군입니다.

 

왼손은 들지 않아도 됩니다. 누가 만든 법칙인지는 모르겠는데 왜 귀찮게 왼손까지 만들었는지.

힘, 자기장, 전류에 관해서 왼손법칙이 있긴 한데(흔히 FBI 라고 하지요). 그것은 오른손으로도 충분히 가능합니다.

저는 이것을 오른 손바닥 법칙이라고 말하고요.

 

결론적으로. 물리학. 적어도 물리 1, 물리 2에서 왼손은 거들떠보지도 않아도 된다는거죠. 오른 나사 법칙과 오른 손바닥 법칙만 있으면 되니까.

 

 

다음은 오른 나사 법칙입니다.

 

 

직선 도선에 전류가 흐를 때 자기장의 방향을 찾는 방법입니다.

전류가 흐르는 방향을 오른쪽 엄지손가락으로 향하고

 

도선을 자연스럽게 휘감으면 나타는 네 손가락의 방향이 바로 자기장의 방향입니다.

 

 

저는 문제푸는 손이 오른손이라서

오른 손으로 문제를 풀다가 오른 나사 법칙을 왼 손으로 적용해서 틀린 적이 있습니다.

 

주의하셔야 합니다.

 

오른 손잡이이신 분들의 경우 오른 손으로 문제를 풀다가

펜을 쥐고 있던 손으로 오른 나사 법칙을 적용하는것입니다.

 

좀 더 이해하기 쉽게 평면을 통과하는 도선을 그려봤습니다.

아주 직관적이지요.

 

전류의 방향을 오른 엄지손가락으로. 그러면 네 손가락이 가리키는 방향은 자연스럽게 자기장의 방향입니다.

 

 

구글에 검색해도 쉽게 알 수 있지요.

손 모양까지 나와있으니 알기 쉽네요.

 

 

 

 

재밌는 게, 원형 도선에도 적용할 수 있다는 것인데요.

 

원형 도선에 전류가 흐르는 방향을 네 손가락으로 잡으면

이 때 엄지손가락이 가리키는 방향이 자기장의 방향입니다.

 

 

직선 도선에서는 엄지가 전류의 방향이었는데

원형 도선에서는 엄지가 자기장의 방향인 것입니다.

 

아주 유용하지요.

 

또한 엄지는 N극이라는 사실을 알면, 유도전류를 구할 때에도 쉽습니다.

 

사각형이나 원형 도선에 자기장이 들어오면, 들어오는 자기장을 막는것 역할을 엄지가 해주는것입니다.

가령 왼쪽에서 오른쪽으로 자기장이 들어오면, 엄지는 왼쪽을 향하면 되는것입니다.

그 때 유도되는 전류가 바로 네 손가락인 것이고요.

 

 

오른 손바닥 법칙도 간단합니다.

 

오른 손바닥 법칙은

자기장 내에 전하가 움직일 때 그 전하가 받는 자기력의 방향입니다.

 

네 손가락은 자기장의 방향, 엄지 손가락은 +전하의 이동 방향, 그리고 손바닥으로부터 나오는 방향이 바로 자기력의 방향입니다.

 

아래 사진에서 +z가 바로 +전하의 이동 방향, +x가 바로 자기장의 방향, 그러면 결국 그 +전하는 +y 방향으로 자기력을 받는다는것입니다.

 

 

 

 

 

문제 하나 풀어봅시다.

위와 같은 상황입니다.

 

지나간다면?

위에서 말했듯이 손바닥 법칙을 쓰고요.

 

그림에 나와있는 (-)전하가 +y방향으로 가는데. 오른손 엄지는 +전하의 이동방향이므로.

오른손 엄지는 -y방향으로 놓으면 되고요.

 

자기장이 +x방향이므로

네 손가락은 +x방향으로 놓으면 됩니다.

 

그렇다면 손바닥은 하늘을 향하겠죠?

그것이 바로 (-)전하가 받는 자기력의 방향입니다.

 

자기장을 지나면서 위로 붕 뜬다는것이지요.

 

이 개념으로 물리 2에서는 사이클로트론, 속도선택기, 싱크로트론 등 다양한 개념의 문제를 풀 수 있으니까.

잘 적용할 줄 알아야합니다.