Ⅰ. 전기와 자기

1. 전기

2. 자기

3. 전류와 자기

Ⅰ 전기와 자기교과서 38쪽

2. 자기

학습 목표

• 자석의 성질에 대하여 이해하고, 자석을 강자성체,

상자성체, 반자성체로 구분할 수 있다.

• 자기장에서의 쿨롱의 법칙을 이해하고, 자기력을 구할

수 있다.

• 자기력선의 특징을 이해하고, 자기장의 세기를 구할 수

있다.

Ⅰ전기와 자기교과서 12쪽

2. 전기

모든금속은 자석에 붙을까?

생각열기

→철, 코발트, 니켈만이 자석에 잘 붙으며, 구리나 알루미늄과 같은 금속

은 자석에 잘 붙지 않는다.

자석의 역사와 근원 Ⅰ전기와 자기교과서 39쪽

천연 자석의 발견

• 기원전 3세기경 로드스톤(안내하는 돌을 의미)을 발견

• 북극에 자침을 끌어당기는 커다란 자석산이 있다고 생각

• 천연자석의 자력은 매우 약하여 사용이 제한적

인공 자석의 탄생

• 1900년 : 연철과 탄소강으로 나침반용 영구자석을 만들어 사용

• 1933년 : 금속 산화물 가루를 도자기와 같이 구워 영구자석 개발

• 1950년 : 네덜란드 페라이트사에서 자석이 쉽게 부서지는 것을 보완

• 현대 : 자성을 띠는 산화철 화합물을 총칭하여 페라이트라 지칭

자석의 역사와 근원 Ⅰ전기와 자기교과서 39쪽

자기 쌍극자

• 작은 원자는 아주 작은 자석,

• 전자의 원운동에 의해 N극과 S극의 성질이 나타남

• 자기쌍극자 : 자석과 같이 한쪽은 N극, 반대쪽은 S극을 갖는 물질

자석의 내부 구조

자석의 역사와 근원 Ⅰ전기와 자기교과서 39쪽

자성체의 구분

• 외부 자기장에 의해 내부의 자기 쌍극자들이 정렬되는 모양에 따라

강자성체, 상자성체, 반자성체로 구분

자석의 내부 구조

자석의 역사와 근원 Ⅰ전기와 자기교과서 39쪽

자성체의 이용

• 자화율 : 외부 자기장에 대해 자기 쌍극자들이 정렬되는 비율

• 자화율이 클수록 외부 자기장에 대해 더 세게 반응하며, 강자성체

는 양의 값을 갖고, 반자성체는 음의 값을 가짐.

자성체의 종류

구분 강자성체 상자성체 반자성체

정의

자기쌍극자가외부자기장의방향으로배열됨. 강하게자화됨.

자기쌍극자가외부자기장의방향으로배열됨. 약하게자화됨

자석의성질을띠고있지않지만외부자기장과반대로자화됨.

종류 철, 니켈, 코발트등 알루미늄, 주석등 구리, 은, 금등

자석의 성질과 종류

지구 자기장

Ⅰ전기와 자기교과서 42쪽

• 지구는하나의커다란자석

• 지구 자기장에 의해 지표상의

나침반 자침이 한쪽은 북쪽을

가리키고 다른 쪽은 남쪽을

가리킴.

자석의 성질과 종류 Ⅰ전기와 자기교과서 42쪽

• 자기 : 자석의 성질

• 자석 : 자기를 띠고 있는 물체

자석의 일반적인 성질

자석의 성질과 종류 Ⅰ전기와 자기교과서 43쪽

영구 자석

• 외부로부터 전기 에너지를 공급받지 않고도 자기장을 발생하고

유지하는 자석

• 원료가 비교적 저렴

• 대량 생산에 적합

• 헤드폰, 소형 스피커, 소형 전동기, 통신 기기 등에 사용

전자석

• 철심을 도선으로 감고 도선에 전류를 흘려 철심을 끌어당기도록 만든 자석

• 전류가 흐를 때만 자석의 성질을 가짐

• 영구자석으로는 얻을 수 없는 강력한 자기장을 얻을 수 있음

• 휴대 전화, 대형 전동기, 기중기, 자동차 등에 사용

자석의 성질과 종류 Ⅰ전기와 자기교과서 42쪽

초전도 자석

• 특정 온도에서 반자성의 성질을 나타내거나 자기 포화가 일어나지

않고 적은 전류로도 강한 자기장을 만들 수 있는 자석

• 의료용 MRI, 초전도전동기, 초전도발전기, 초전도 변압기 등에 사용

자기 포화

• 도선에 흐르는 전류 양이 증가할수록 자기장의 세기가 강해지지만,

어느 정도 자기장의 세기가 증가한 이후에는 전류의 양을 늘려도

더 이상 자기장의 세기가 증가하지 않는 현상

자석의 성질과 종류 Ⅰ전기와 자기교과서 44쪽

자속 밀도 단위 면적당

자기력의 세기

잔류 자기 자기장의 세기

가 ‘0’이어도 자속 밀도가

일부 남아 있는 것

보자력 자속 밀도가 ‘0’

이 되도록 역방향으로

가해지는 자기장의 세기

자기포화상태 자속밀

도가증가하지않고일정

하게유지되는상태

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 45쪽

두 자석 사이에 작용하는 힘

• 같은 극끼리는 척력, 다른 극끼리는 인력이 작용

• 힘의 크기는 두 자극 사이의 거리가 가까울수록 또 자극의 세

기가 셀수록 크다.

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 45쪽

두 자극 사이에 작용하는 힘

• m1, m2: 자극의 세기, r: 자극 간의 거리, : μ0: 진공에서

의 투자율

• 정전기력에 대한 쿨롱 법칙은 자기력에도 성립

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 45쪽

진공이 아닌 경우 두 자극 사이에 작용하는 힘

• m1, m2: 자극의 세기, r: 자극 간의 거리, μr: 비투자율

• 물질의 비투자율이 작을수록 자기력이 커진다.

• 진공의 비투자율은 1이다.

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 47쪽

자기력선

• 자기장의 방향: 자기장 속에서 나침반의 N극이 가리키는 방향

• 자기력선

- 자기장을 시각적으로 나타낸 것

- N극이 가리키는 방향을 연속적으로 이은 선

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 47쪽

자기력선의 특징

• N극에서 나온 자기력선은 반드시 S극에서 끝나며, 도중에

소멸되거나 생성되지 않는다.

• 자기장의 방향은 자기력선 상의 접선 방향과 같다.

• 자기력선이 촘촘한 곳은 자기장의 세기가 강하다.

• 자극은 서로 분리할 수 없으므로, 자기력선은 절대로 끊어지지

않는다.

• 자기력선은 도중에서 나누어지지 않고 다른 자기력선과

교차하지 않는다.

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 47쪽

자기력선의 특징 자기력선

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 48쪽

자기장의 세기(H )

• 자석으로부터 p점에서의 자기장의 세기는 자극의 세기에 비례하고,

자극과 단위 자극 사이 거리의 제곱에 반비례

• m: 자극의 세기, r: 자극 간의 거리, n0: 진공에서의 투자율

자기장 Ⅰ전기와 자기교과서 47쪽

두 자극에 의한 자기장의 세기(H )

• 두 자기장의 세기를 두 변으로 하는 평행사변형의 대각선 길이로 구함.

2. 자기

형성 평가

(1) N극 또는 S 극처럼 자석의 끝을 ( )(이)라고 하며, 그 세

기의 단위는 ( )을(를) 사용한다.

(2) 자기장 안에서 내부 변화에 의해 자석의 성질을 갖는 물질

을 ( )(이)라고 하며, 외부 자기장에 따른 변화의 정도에

따라 ( ), ( ), ( )(으)로 구분할 수 있다.

(3) 쿨롱의 법칙에 의하면 ( )은(는) 각 자극의 세기에

( )하고, 두 자극 사이의 거리의 ( )한다.

Ⅰ전기와 자기교과서 38~48쪽

1. 다음 빈칸에 알맞은 말을 써 넣으시오.

자극

[Wb]

자성체

강자성체 상자성체 반자성체

자기력

비례 제곱에 반비례

2. 자기

2. 전자의 회전 운동에 의해 자석처럼 N극과 S극을 갖는

것은?

① 자기 쌍극자 ② 전자 쌍극자

③ 회전 쌍극자 ④ 자석 쌍극자

⑤ 원자 쌍극자

3. 자기장의 변화에 의해 남아 있는 자속 밀도를

소멸시키기 위한 역방향 외부 자기장의 세기는?

① 역자력 ② 보자력 ③ 변자력

④ 소멸력 ⑤ 상쇄력

Ⅰ전기와 자기교과서 38~48쪽

√

√

2. 자기

4. 자기력선의 특징으로 옳지 않은 것은?

① 자기력선은 절대로 끊어지지 않는다.

② 자기력선은 도중에 소멸되거나 발생하지 않는다.

③ 자기장의 방향은 자기력선의 접선의 방향과 같다.

④ 자기장의 세기는 자기력선의 밀도에 반비례한다.

⑤ 자석의 N극에서 나온 자기력선은 S극으로 들어간다.

Ⅰ전기와 자기교과서 38~48쪽

√

2. 자기

5. 히스테리시스 곡선에서 곡선 내부의 면적이 의미하는것은?

① 자성체의 강도

② 자성체의 밀도

③ 자성체의 하중

④ 자성체의 부피

⑤ 자성체의 에너지

Ⅰ전기와 자기교과서 38~48쪽

√

2. 자기

6. 자기 포화 현상의 결점을 보완하기 위하여 만든 자석으로서,

특정 온도에서 아주 강한 자기장을 발생하는 것은?

① 전자석

② 영구 자석

③ 초전도 자석

④ 네오디뮴 자석

⑤ 페라이트 자석

Ⅰ전기와 자기교과서 38~48쪽

√

다음 시간에는…

다음 시간에는 1-3 전류와 자기

교과서 53쪽~

수고하셨습니다.