전자력(electromagnetic force)

자기장 내에 있는 도체에 전류를 흘리면 그 도체에 힘이 작용하는데 이 힘을 전자력이라 한다.

1. 전자력의 크기와 방향(플레밍의 왼손법칙)

1.1. 전자력의 크기

$\displaystyle F=BIl\sin\theta[\text{N}]$

$B$ : 자속 밀도[Wb/㎡]
$I$ : 도체에 흐르는 전류[A]
$l$ : 자장 중에 놓여 있는 도체의 길이
$\theta$ : 자장과 도체가 이루는 각

1.2. 전자력의 방향

• 엄지 손가락 : 작용하는 힘의 방향($F$)
• 검지(집게) 손가락 : 자기장의 방향($B$)
• 중지(가운데) 손가락 : 전류의 방향($I$)

2. 평행 도체에 작용하는 힘

평행한 도체에 전류를 흘리면 도체 사이에 힘이 작용하는데 두 전류의 방향이 같으면 흡인력, 방향이 다르면 반발력이 작용하게 된다.

두 전선 $W_1$, $W_2$ 사이의 거리는 $r$, 흐르는 전류가 각각 $I_1$, $I_2$라 할 때,

1. 전선 $W_1$에 흐르는 전류 $I_1$에 의해 전선 $W_2$의 위치에 형성되는 자기장의 세기
   
   ${\displaystyle H_1=\frac{I_1}{2{\pi}r}[\text{AT}/\text{m}]}$


2. 자속밀도
   
   ${\displaystyle \eqalign{ B &= \mu_0H_1 \\ &= 4{\pi}\times10^{-7}\times\frac{I_1}{2{\pi}r} \\ &= 2\times10^{-7}\times\frac{I_1}{r}[\text{Wb}/\text{m}^2] } }$


3. 전선 $W_2$에 작용하는 힘(길이는 $l$)
   
   ${\displaystyle F=BI_2l[\text{N}]}$


4. 전선 1[m]당 작용하는 힘
   
   ${\displaystyle \eqalign{ F &= 2\times10^{-7}\times\frac{I_1}{r}{\times}I_2\times1 \\ &= \frac{2I_1I_2}{r}\times10^{-7}[\text{N}] } }$

3. 코일에 작용하는 힘

1. 자기장과 코일이 평행할 때
   
   ${\displaystyle F=BIl[\text{N}]}$


2. 코일에 발생하는 회전력
   
   ${\displaystyle \tau = Fb=IBaN[\text{N}{\cdot}\text{m}}]$


3. 자기장과 구형코일이 $\theta$의 각을 이룰 때
   
   ${\displaystyle \tau=Fb\cos\theta=IBabN\cos\theta[\text{N}{\cdot}\text{m}]}$