질문 요약
바깥쪽 케이블에서 생성되는 자기장과 안쪽 케이블에서 생성되는 자기장은 서로 상쇄되기 때문에 바깥쪽 케이블의 밖에서는 자기장이 없다고 하셨는데, 자기장의 거리에 따른 강도 변화를 고려하면 바깥쪽에서의 자기장이 안쪽보다 작아서 상쇄되지 않을 수 있는 구조인 것 아닌가요? (P.767 예제 31.4)
답변 요약
두 가지 해석이 가능합니다. 첫 번째는 앙페르 법칙을 통해 외부 자기장이 0이 되므로 외부에 자기장이 없음을 의미합니다. 두 번째 해석은 중첩성을 이용하여 내부 도선에 의한 자기장이 동일한 방향으로 중첩되어 외부 도선의 자기장을 상쇄시킵니다. 따라서 바깥쪽 도선의 외부에는 자기장이 없고, 내부 도선에 의한 자기장만 남습니다.
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일반물리학에서의 바깥쪽 케이블의 자기장에 대한 이해
안녕하세요, 여러분. 오늘은 일반물리학에서의 한 예제를 통해 바깥쪽 케이블에서 생성되는 자기장에 대해 이해해보도록 하겠습니다. 이해를 돕기 위해 P.767 예제 31.4를 준비했습니다.
자기장의 상쇄
우선, 바깥쪽 케이블에서 생성되는 자기장과 안쪽 케이블에서 생성되는 자기장이 서로 어떻게 상쇄되는지에 대해 알아볼 필요가 있습니다. 자기장은 거리에 반비례하기 때문에, 안쪽에서 거리가 더 멀다면 안쪽 케이블에 대한 바깥쪽 케이블의 밖에서의 자기장이 바깥쪽 케이블에 대한 자기장보다 작아집니다. 따라서 이런 상황에서는 서로 상쇄될 수 없는 구조가 되어버립니다.
앙페르 법칙과 중첩성
하지만 물리학에서는 이를 두 가지 방법으로 해석할 수 있습니다. 첫 번째는 앙페르 법칙을 통한 해석입니다. 이 법칙에 따르면 외부 자기장이 0이 되므로, 외부에는 자기장이 없다고 볼 수 있습니다. 두 번째 해석은 중첩성을 이용한 것입니다. 안쪽 도선에 의한 자기장이 동일한 방향으로 중첩되어 외부 도선의 자기장을 상쇄시키게 됩니다.
따라서 이 두 가지 해석을 통해 바깥쪽 도선의 외부에는 자기장이 없다는 결론에 도달할 수 있습니다. 그리고 이렇게 상쇄되어 없어진 외부 자기장 대신, 안쪽 도선에 의해 생성된 자기장만 남게 됩니다.
이상으로 바깥쪽 케이블에서 생성되는 자기장에 대한 이해를 마치겠습니다. 다음 시간에는 다른 예제를 통해 더 다양한 물리학적 개념을 배워보도록 하겠습니다. 감사합니다.
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