이 계산기의 기능
전류가 흐르는 길고 곧은 두 평행 도선은 서로에게 자기력을 작용합니다. 이 계산기는 두 도선의 전류(I₁, I₂), 도선 사이의 간격(d), 도선의 길이(L)를 입력하면 단위 길이당 작용하는 힘과 전체 자기력을 구해 줍니다. 전류가 같은 방향으로 흐르면 두 도선은 서로 끌어당기고, 반대 방향으로 흐르면 서로 밀어냅니다. 이는 특정 국가에 국한되지 않는 보편적인 물리 법칙이므로 어디서나 그대로 적용됩니다.
사용 방법
각 도선에 흐르는 전류를 암페어(A) 단위로, 도선 중심에서 중심까지의 간격을 미터(m) 단위로 입력합니다. 그리고 전체 힘을 구하고 싶은 도선의 길이도 미터(m) 단위로 넣어 주세요. 계산기는 미터당 힘(N/m)과 전체 힘(N)을 함께 알려 줍니다.
공식 설명
단위 길이당 작용하는 힘은 앙페르 힘 법칙(Ampère's force law)으로 다음과 같이 표현됩니다.
$$\frac{F}{L} = \frac{\mu_0 \, \text{I}_1 \, \text{I}_2}{2\pi \, \text{d}}$$여기서 \(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\ \text{T}\cdot\text{m}/\text{A}\)는 진공의 투자율(≈ \(1.2566 \times 10^{-6}\))입니다. 여기에 길이 L을 곱하면 전체 힘이 나옵니다. 이 관계식은 과거에 암페어(A)의 단위를 정의하는 데 사용되기도 했습니다.
계산 예시
두 도선에 각각 10 A의 전류가 흐르고, 도선 간격이 0.1 m, 길이가 1 m라고 가정해 봅시다. 이때 $$\frac{F}{L} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10 \times 10}{2\pi \times 0.1} = \frac{1.2566 \times 10^{-6} \times 100}{0.6283} = \frac{1.2566 \times 10^{-4}}{0.6283} \approx 2.0 \times 10^{-4}\ \text{N/m}$$ 입니다. 길이 1 m에 대해 전체 힘 역시 약 \(2.0 \times 10^{-4}\ \text{N}\)이 됩니다.
자주 묻는 질문
두 도선은 끌어당기나요, 밀어내나요? 같은 방향으로 흐르는 평행 전류는 서로 끌어당기고, 반대 방향(반평행)으로 흐르는 전류는 서로 밀어냅니다. 이 계산기는 힘의 크기(절댓값)를 보여 줍니다.
어떤 단위를 사용해야 하나요? 전류는 암페어(A), 거리와 길이는 미터(m)를 사용합니다. 그러면 힘은 뉴턴(N) 단위로 나옵니다.
어떤 형태에서도 사용할 수 있나요? 이 공식은 길고 곧은 평행 도선을 가정하며, 도선의 길이가 간격보다 훨씬 길고 자유 공간(진공 또는 공기) 안에 있을 때 유효합니다.
