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과학

암페어 법칙

암페어 법칙과학
영어
Ampère’s law
정자기학의 진공 식
∮B·dℓ=μ₀I_inside
적분 대상
닫힌 경로
시간 변화 시 보완
암페어 맥스웰 법칙
암페어 법칙은 정자기학에서 닫힌 경로를 따라 자기장을 선적분한 값과 그 경로가 둘러싼 면을 통과하는 순전류를 연결한다. 진공의 정상 전류에서는 ∮B·dℓ=μ₀I_inside로 쓰며, 시간 의존 상황에는 변위 전류 항을 포함해야 한다.

전류의 부호

닫힌 경로를 도는 방향과 면을 통과하는 양의 방향은 오른손 규칙으로 연결한다. 반대 방향으로 통과하는 전류들은 부호를 달리해 합한다. 예를 들어 한쪽으로 5 A, 반대로 2 A가 지나면 우변에 들어가는 순전류는 3 A다.

긴 직선 도선

무한히 긴 가는 직선 도선의 경우 자기장은 도선을 중심으로 원을 따라 향한다. 반지름 r의 원형 경로에서는 장의 크기가 일정하므로 B2πr=μ₀I가 된다. 따라서 도선 바깥 자기장의 크기는 μ₀I/(2πr)이다. 이 단순화에는 형상의 대칭성이 사용된다.

적분값과 국소 자기장

면을 통과하는 순전류가 0이면 닫힌 경로의 선적분은 0이다. 그렇다고 경로의 모든 점에서 자기장까지 0인 것은 아니다. 다른 전류가 만드는 자기장이 존재하면서 경로를 따라 더한 기여가 상쇄될 수 있다.

적용 조건

전기장이 시간에 따라 변하는 축전기 충전 같은 상황에서는 전도 전류만 넣은 식이 충분하지 않다. 변위 전류를 포함해야 면 선택에 따른 모순을 피할 수 있다. 자성 물질 안에서는 B와 전체 전류를 쓰는 표현과 H 및 자유 전류를 쓰는 표현의 전제도 구분해야 한다.

관련 문서

비오 사바르 법칙 / 변위 전류 / 자기장 / 전류 / 솔레노이드 / 자속 / 선적분 / 가우스 법칙