오늘의 궁금증 Q70/ 앙페르의 법칙 (Ampere's law)

안녕하세요!

오늘은 앙페르에 대해 알아보겠습니다!

 

앙페르

출처 https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3385522&cid=60280&categoryId=60280

 

 

앙드레 마리 앙페르

앙페르는 19세기 전자기학의 발전에 초석을 놓은 프랑스 물리학자입니다.

19세기 전자기학의 초석을 놓은 앙드레 마리 앙페르는 1755년에 프랑스 리옹에서 성공적으로 사업을 운영하던 장 자크 앙페르의 아들로 태어났습니다.

장 자크 앙페르는 어린아이들이 학교보다는 자연에서 직접 배워야 한다는 장 자크 루소의 교육

그는 전류가 흐르는 두 도선 사이에 서로 끌어당기는 인력이나 서로 밀어내는 척력이 작용한다는 사실을 최초로 발견했고, 이 도선 사이에 작용하는 힘을 수학적으로 표현했습니다.

앙페르가 발견한 전류 사이의 힘은 마치 뉴턴의 중력 법칙처럼 거리의 제곱에 반비례하는 공식의 모양을 했습니다.

19세기 전작학을 체계적으로 정리한 영국의 물리학자 멕스웰은 앙페르의 법칙이 모든 전기 동역학의 공식 중에서 가장 중요한 것이라고 평가했습니다.

 

앙페르 법칙의 탄생

 

 

앙페르 집안은 프랑스 혁명으로 풍랑을 맞게 됩니다.

아버지 장자크 앙페르는 프랑스혁명 이후 경찰 비슷한 공무원의 일을 하게 되었는데, 그가 맡은 일 중 하나는 자코뱅당의 주요 인물을 체포해서 처형하는 것이었습니다.

하지만 프랑스에서 자코뱅이 득세하고 리옹이 자코뱅의 수중에 떨어졌을 때, 장 자크 앙페르는 체포되어 단두대에서 처형되는 비운을 맞게 됩니다.

이렇게 정서적으로 매우 불안하던 앙페르는 줄리 카롱이라는 여성을 만나 사랑에 빠지게 돼 결혼에 성공합니다.

그렇지만 다음 해 그가 사랑했던 아내는 아들을 낳다가 얻은 병으로 숨을 거둡니다.

그는 자신의 이런 불행을 신에 대한 종교적인 믿음을 가지고 이겨냈는데, 영국 철학자인 흄의 견해를 수용해서 인과라는 거은 자연에 존재하는 것이 아니라 현상들이 시간에 따라 연속적으로 변하는 것에 불과하다고 믿었고, 앙페르는 인간의 감ㄱ각과 현상의 배후에 있는 자연의 실재와 인관관계의 존재를 확신했습니다.

그 후 1800년 볼타가 전지를 발명하고 전기와 자기가 아무 관련이 없다는 생각은 2000년 넘는 시간 동안 상식과도 같은 것이었습니다.

하지만 외르스테드에 의해 생각이 바뀌고 앙페르의 동료였던 프랑수아 아라고는 외 로스테드의 실험 결과를 보고했는데, 아라고의 보고를 들은 앙페르는 곧바로 자기가 전기의 운동임을 파악했습니다.

 

그해 9월과 10월 동안에 앙페르는 전류와 자기의 관계에 대해서 여러 실험을 수행한 뒤에, 논문을 발표했습니다.

앙페르가 수행한 실험 중에는 지구자기의 효과가 없을 때 전류는 전류 주변의 가상적인 원의 접선 방향으로 자석을 움직이며, 전류가 흐르는 두 개의 원형 도선들이 전류의 방향이 같을 때에는 서로 끌어당기고 반대일 때에는 서로 밀치며, 이런 도선은 마치 자석과 자석이 힘을 주고받듯이 근처의 다른 자석과 힘을 주고받는다는 것이 포함되어 있었습니다.

앙페르 법칙

 

전류가 흐르면 자기장이 형성된다.

전류는 마치 자석처럼 서로 끌어당기기도 하고 밀어낼 수 있고 자석의 극의 방향은 전류의 방향에 의존합니다.

예를 들어 같은 방향으로 흐르고 있는 두 전류는 같은 방향으로 놓여있는 두 개의 자석과 같아 서로 밀어내기도 하고 끌어당기기도 합니다.

 

(암페어의 회로 법칙(오른손 법칙))

오른손 엄지 속 가락이 전류의 방향이고 나머지 네 손가락의 방향이 자기장의 방향이 됩니다.

자기장의 세기는 전류의 세기와 비례하고 도선으로부터 거리와 반비례합니다.

같은 원에서 자기장의 크기는 어느 점에서나 같습니다.