개념과 작동 원리
전류가 만드는 자기장은 코일의 각 감은 부분에서 더해집니다. 긴 솔레노이드의 내부에서는 비교적 균일한 장으로 근사할 수 있습니다.
철심의 자화가 코일의 장을 강화하지만 자성 영역이 정렬되는 정도에는 한계가 있습니다. 포화 부근에서는 전류를 더 올려도 증가 효과가 작아집니다.
관계식과 성립 조건
긴 공심 코일은 B≈μ₀NI/ℓ입니다. 감은 수 N과 전류 I에 비례하고 길이 ℓ에 반비례하는 근사이며 철심은 별도의 자화 관계가 필요합니다.
실제 철심에는 히스테리시스와 잔류 자화가 있고 코일 끝에서는 장이 균일하지 않습니다. 장의 크기만으로 붙는 물체 수를 정확히 예측하지 않습니다.
가상 실험에서 읽을 변화
공심 자기장은 NI에 비례하고 철심에서는 포화로 증가가 둔해져요.
긴 솔레노이드 근사예요. 철심의 히스테리시스와 클립 개수의 실제 역학은 생략해요. 실제 전원·콘센트·고전압으로 따라 하지 말고 화면에서 실험해요.
핵심 관계와 기호
B공심 = μ₀NI/ℓ · B철심 = Bsat tanh(100B공심/Bsat)
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| B | 자기장 크기 | T |
| N/ℓ | 단위 길이당 감은 수 | m⁻¹ |
| I | 코일 전류 | A |
예시로 확인하기
같은 크기의 전류 방향만 뒤집으면 두 극은 어떻게 될까요?
N ↔ S
자주 헷갈리는 점
- 철심을 넣은 전자석의 자기장이 전류에 비례해 끝없이 커지는 것은 아닙니다.