자기장 계산기(도선, 고리, 솔레노이드, 토로이드)

값을 입력하세요. 입력하는 동안 답과 전체 풀이가 바로 업데이트됩니다.

결과

자기장 B5.027 mT
자기장 B50.27 G
지구의 자기장(약 50 µT)과 비교100.5 ×

전류가 만드는 자속 밀도 B를 계산합니다. 긴 직선 도선 주위, 원형 고리나 코일의 중심, 긴 솔레노이드 내부, 토로이드 내부에서 계산하며 철심도 선택할 수 있습니다. 다섯 번째 모드는 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 구합니다. 결과는 테슬라와 가우스로 주어지며 지구 자기장과 비교됩니다.

단계별 풀이

진공의 투자율

μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A

긴 솔레노이드 안

n = N/L = 500/0.25 = 2000 1미터당 감은 수
B = μ₀·μr·n·I = 4π × 10⁻⁷·1·2000·2 = 5.027 mT
안쪽의 자기장은 거의 균일하며 반지름에 의존하지 않습니다. 양 끝 근처에서는 약 절반으로 줄어듭니다.

핵심 공식

긴 직선 도선
B = μ0I/(2πr)
평평한 코일의 중심
B = μ0NI/(2R)
긴 솔레노이드
B = μ0nI, n = N/L
상수
μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A
도선에 작용하는 힘
F = BIL·sin θ
전하가 받는 힘
F = |q|vB·sin θ
원운동
r = mv/(|q|B), T = 2πm/(|q|B)
평행한 도선
F/L = μ0I1I2/(2πd)
선속
Φ = BA·cos θ
패러데이 법칙
ε = −N·ΔΦ/Δt
움직이는 막대
ε = BLv
발전기
E0 = NBAω, Erms = E0/√2
인덕턴스
ε = L·ΔI/Δt, L = μ0N²A/l, W = ½LI²
상호 인덕턴스
ε2 = M·di1/dt, M = k√(L1L2)
속도 선택기와 질량 분석기
v = E/B, r = √(2mV/|q|)/B

전류가 만드는 자기장을 계산하는 방법

  1. 진공의 투자율 μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A를 사용하고 모든 길이를 미터로 변환합니다.
  2. 긴 직선 도선: 거리 r에서 B = μ₀·I/(2π·r). 자기력선은 도선 둘레의 원이 됩니다(오른손 법칙).
  3. 감은 수가 N인 원형 고리의 중심: B = μ₀·N·I/(2R).
  4. 긴 솔레노이드: B = μ₀·μr·n·I, 여기서 n = N/L은 단위 길이당 감은 수. 내부의 자기장은 거의 균일합니다. 토로이드: B = μ₀·μr·N·I/(2π·r).
  5. 자기장 속의 직선 도선이 받는 힘: F = B·I·L·sin θ, 여기서 θ는 도선과 자기장 사이의 각도입니다.

질문과 답변

테슬라와 가우스는 어떻게 다른가요?

둘 다 자속 밀도를 측정합니다. 테슬라는 SI 단위이며 1 T = 10 000 가우스입니다. 지구의 자기장은 약 50 µT, 즉 0.5 G이고, 냉장고 자석은 약 5 mT, MRI 스캐너는 1.5~3 T입니다.

철심은 왜 자기장을 키우나요?

철은 비투자율 μr이 수천에 이를 만큼 커서 자기장을 몇 배로 늘립니다. 하지만 철은 약 1.5~2 T에서 포화되므로 그 이상에서는 단순한 공식이 자기장을 과대평가합니다.

솔레노이드 공식은 얼마나 정확한가요?

무한히 긴 솔레노이드에서는 정확합니다. 실제 코일에서는 길이가 반지름보다 훨씬 클 때 중간 부근에서 잘 맞으며, 양 끝에서는 자기장이 약 절반으로 줄어듭니다.

도선에 작용하는 힘의 방향은 어느 쪽인가요?

도선과 자기장 모두에 수직이며 오른손 법칙(또는 플레밍의 왼손 법칙)으로 정해집니다. 도선이 자기장에 수직일 때 가장 크고, 자기장 방향과 나란하면 0입니다.

직접 연습해 보세요

자기장과 유도 연습하기

계산기는 답을 알려 줍니다. 시험에서는 푸는 방법이 필요합니다. 새 문제, 힌트, 자세한 풀이로 연습하세요.

</> 삽입

교사와 학교는 무료: 이 코드를 강좌 페이지, LMS 또는 웹사이트에 붙여 넣으세요. 학생은 계정 없이 계산기와 단계별 풀이를 사용할 수 있습니다.

다른 계산기