Magnetic Fields

Magnetic Fields

Definition

• A magnetic field is a region around a magnet or electrical current where the magnetic force can be detected
• It is a vector field that surrounds magnets and electric currents

Causes of Magnetic Fields

• Electric currents: Moving charges create magnetic fields
• Magnetic dipoles: Permanent magnets have north and south poles that create a magnetic field

Characteristics

• Magnetic fields have both magnitude (strength) and direction
• They can be described by the magnetic field strength (B) in tesla (T) or gauss (G)
• Magnetic fields can be either static or dynamic (changing)

Magnetic Field Lines

• Imaginary lines that emerge from the north pole and enter the south pole of a magnet
• They are continuous and form closed loops
• The direction of the magnetic field is tangent to the field lines at any point

Right-Hand Rule

• A method to determine the direction of the magnetic field around a current-carrying wire
• Point your thumb in the direction of the current, and your fingers will curl in the direction of the magnetic field

Applications

• Electric motors and generators
• Magnetic Resonance Imaging (MRI) machines
• Magnetic storage devices (hard drives, magnetic strips on credit cards)
• Particle accelerators

자기장

• 자기장은 자석 또는 전기전류 주변에서 자력장이 감지되는 지역입니다.
• 벡터장으로 자석과 전기전류를 둘러싸고 있습니다.

자기장의 원인

• 전기전류: 움직이는 전하가 자기장을 생성합니다.
• 자석偶: 영구 자석은 북극과 남극이 있는 자기장을 생성합니다.

자기장의 특성

• 자기장은 크기(강도)와 방향을 가지고 있습니다.
• 테슬라(T) 또는 가우스(G)로 자기장 강도(B)를 설명할 수 있습니다.
• 자기장은 정적 또는 동적(변하는)일 수 있습니다.

자기장선

• 자석의 북극에서 출발하여 남극으로 들어가는 가상 선입니다.
• 연속적인 선으로 닫힌 루프를 형성합니다.
• 어떤 점에서 자기장의 방향은 자기장선에 접선입니다.

오른손 법칙

• 전류를通하는 와이어 주변의 자기장 방향을 판단하는 방법입니다.
• 엄지손가락을 전류 방향으로 가리키고, 손가락은 자기장 방향으로 꼬입니다.

###자기장의 응용

• 전기 모터 및 발전기
• 자기 공명 영상(MRI) 장치
• 자기 저장 장치(하드 드라이브, 신용 카드의 자기 스트립)
• 입자 가속기

맥스웰의 방정식

• 맥스웰의 방정식은 전기장과 자계의 관계를 기술하는 네 개의 방정식으로 구성됨
• 각 방정식은 서로 관련이 있는物理 현상을 기술함

가우스의 법칙 (전기장)

• 전기장과 전하 분포의 관계를 기술
• 폐곡면을 통해 흐르는 전기 FLUX는 폐곡면 내부에 포함된 전하에 비례
• 수학적으로는 ∇⋅E = ρ/ε₀로 표현
• E: 전기장, ρ: 전하 밀도, ε₀: 진공의ไฟฟ恆数 (permittivity of free space)

가우스의 법칙 (자계)

• 자계의 원인이 되는 자하(磁荷)가 존재하지 않으며, 자계는 전기流에 의한 것임
• 수학적으로는 ∇⋅B = 0으로 표현
• B: 자계

فارaday의 유도 법칙

• 변화하는 자계가 전기장을 발생시키는 현상을 기술
• 수학적으로는 ∇×E = -∂B/∂t로 표현
• E: 전기장, B: 자계, t: 시간

애프러의 법칙 (맥스웰의 보정)

• 자계와 전기 dòng, 전기 변위의 관계를 기술
• 수학적으로는 ∇×B = μ₀J + μ₀ε₀∂E/∂t로 표현
• B: 자계, J: 전기 dòng밀도, μ₀: 진공의 자계 恆수 (permeability of free space), ε₀: 진공의 전기 恆수, E: 전기장, t: 시간