자기력과 로렌츠의 힘(Lorentz Force Law)

인류의 위대한 발견 중 하나인 자기력과 이를 인간이 가장 쉽게 이해하도록 하는 로렌츠의 법칙(Lorentz Force Law)에 대하여 알아보도록 하자.

 

자기장(Magnetic Field) B는 로렌츠의 힘에 의해 정의되며, 특히 움직이는 전하에서의 자기력에서 정의된다.

이 식의 의미는 아래의 의미들을 함축하고 있다. 

1. 힘F는 전하q의 속도v 뿐만 아니라 자기장B에도 수직이다.

2. 힘의 크기 F = qvβ sinθ이고, 여기서 β는 속도와 자기장 사이의 각도 180도 이다. 이것은 정지된 전하 또는 자기장과 평행하게 움직이는 전하에서의 자기력이 0이라는 것을 의미한다.

3. 힘의 방향은 '오른손 법칙'에 의해 주어진다. 위의 힘 관계는 벡터 곱의 형태이다. 

자기력 관계가 전류 도선에 적용될 때, 오른손 법칙을 사용하여 도선에 가해지는 힘의 방향을 결정할 수 있다.

위의 힘 관계에서 자기장의 구성 단위가 (Newton seconds/Coulomb meter) 또는 (Newtons/Ampere meter)이라고 추론할 수 있다. 이 단위를 [Tesla]라고 한다. 그것의 포괄적인 단위이며, 세부적인 단위 가우스는 지구의 자기장과 같은 작은 장에 사용된다. 

1 Tesla = 10,000Gauss 이다. 지표면의 지구의 자기장은 1/2Gauss이다.