SCIENCE 3D | 전기로 켜고 끄는 자석 (전자석)

무슨 일이 일어났나

전자석은 전선을 코일로 감고 전류를 흘려 만든 «잠깐 자석» 으로, 자기장을 전류가 만들기 때문에 전류를 끊으면 자기장도 사라집니다(MagLab).

긴 코일 속 자기장은 B = μ₀nI — 1 m 당 감은 수 n 과 전류 I 에 비례합니다.

시뮬레이터에서 20 cm 코일(1 m 당 1 000 번, 모두 200 번)에 2 A 를 흘리면 가운데 2.50 mT, 끝 1.26 mT 이고, 전류를 4 A 로 두 배 하면 가운데가 5.00 mT 입니다.

가운데에 쇠심을 넣으면 자기장이 훨씬 세지는데, 시뮬레이터는 이를 «철심이 키우는 배수» 하나를 곱한 단순 모형으로 보입니다 — 200 으로 두면 500 mT 이고, 실제 쇠의 배수는 재료와 세기에 따라 다릅니다.

1825 년 스터전이 만든 쓸모 있는 첫 전자석은 제 무게의 20 배를 버텼고, 1831 년 헨리의 전자석은 철 1 톤 넘게 들어 올렸습니다(MagLab).

전선을 더 많이 감아도 전자석의 세기는 같다.
헨리는 전선을 감싸(절연) 쇠심에 촘촘히 감았고, 전선을 더 많이 쓸수록 더 센 자기장을 얻었습니다(MagLab). 출처

1825 년 영국 기술자 스터전은 쓸모 있는 첫 전자석을 만들어 보였는데, 제 무게의 20 배를 버틸 만큼 셌습니다. 미국의 조지프 헨리는 더 센 전자석을 얻으려고 전선을 감싸 쇠심에 촘촘히 감았고, 1831 년 철 1 톤 넘게 들어 올리는 전자석을 만들었습니다.

아라고 — 전류가 흐르는 구리선 둘레에 쇳가루가 둥글게 늘어선다 (전류를 끊으면 흩어짐): 1820 출처
스터전이 쓸모 있는 첫 전자석을 만들어 보인 해: 1825 출처
스터전 전자석이 버틴 무게 — 제 무게의 20 배: 20 출처
헨리 — 전선을 감싸(절연) 철심에 촘촘히 감았다: insulated tightly coiled wire 출처
전선을 더 많이 감을수록 자기장이 세졌다: more wire, stronger field 출처
헨리 전자석이 철 1 톤 넘게 들어 올린 해: 1831 출처
헨리가 예일 대학을 위해 만든 전자석 — 2 000 파운드(약 907 kg) 넘게 들어 올림: 907 kg 출처
전자석은 잠깐 자석 (전류가 만든 자기장): temporary magnet 출처
전자석을 쓰는 것 — 전동기 · 발전기 · 스피커 · 컴퓨터 · MRI: motors · generators · speakers · computers · MRI 출처