직선 전선에 흐르는 전류에 의한 자기장

■ 직선 전선에 흐르는 전류에 의한 자기장

 

전기 회로에 연결된 전선을 직선으로 만든다. 직선 전선에서 전류는 (+)극에서 (-)극으로 이동하는데, 이때 직선 전선에는 자기장이 발생한다. 그림은 직선 전선에 흐르는 전류의 방향과 나침반의 극이 가리키는 자기장의 방향 사이의 관계를 나타낸 것이다.

 

오른손 엄지손가락을 전류 방향으로 향하게 하고 네 손가락 으로 전선을 감아쥐면 감싸는 방향이 나침반 N극이 가리키는 방향이다

 

■ 전선의 위치에 따라 달라지는 나침반 바늘의 움직임

 전류가 흐르는 전선을 나침반 위에 놓았을 때와 전류가 흐르 는 전선을 나침반 아래에 놓았을 때 나침반 바늘의 움직임은 반대로 나타난다. 이것은 전선의 위치에 따라 자기장의 방향이 달라지기 때문이다

 

■ 전선과 나침반 바늘의 방향을 나란하게 놓고 실험하는 까닭

 전류가 직선 전선에 흐르는 경우에 자기장은 직선 전선을 중심으로 동심원 모양으로 생긴다. 그러므로 전선 주위에 나침 반을 놓으면 나침반 바늘은 전선과 수직이 될 때까지 회전한 다. 그런데 전선과 나침반 바늘을 처음부터 수직으로 놓으면 나침반 바늘이 회전하지 않고 처음 상태를 그대로 유지하게 되 므로 전류 때문에 자기장의 방향으로 나침반 바늘이 회전하는 것을 관찰할 수 없다. 따라서 전선을 나침반 바늘의 방향과 나란하게 놓아야 바늘이 회전하는 현상을 관찰할 수 있다.

 

■ 전류가 흐르는 전선 주위의 나침반 바늘이 90°로 회전하지 않는 까닭

 전선을 나침반 바늘 위에 나란히 겹쳐 놓고 전류를 세게 해도 나침반 바늘은 대개 90°까지 회전하지 않는다. 그 까닭은 전류가 만드는 자기장과 지구 자기장이 모두 나침반에 힘을 미치기 때문 이다. 따라서 나침반 바늘은 (가)까지 돌아가지 않고 전류에 의한 자기장과 지구 자기장의 합력 방향인 (나)까지만 회전한다.

■ 외르스테드의 위대한 발견

 

 1820년 봄, 덴마크의 과학자 외르스테드는 전기에 관한 실 험을 하다가 전류가 흐르는 전선 주위에 있던 나침반 바늘이 움직이는 것을 우연히 발견하게 되었다. 그는 3개월 동안 보충 실험을 진행하고 「전기적 충돌이 자침에 미치는 효과에 대한 실험」이라는 논문을 발표했다. 그의 발견 뒤, 많은 과학자들이 전기와 자기의 연관성에 대한 연구를 활발하게 진행했다.