1. 자속 밀도 (Magnetic Flux Density) : B
ㅇ 정의하는 방식 둘(2)
- 단위 면적을 통과하는 자속(磁束)의 양 : B = Φ/A (Φ : 자속, A : 면적)
- 자기장세기에 투자율을 곱한 값 : B = μH (μ : 투자율, H : 자기장세기)
ㅇ 용어 유의
- 때론, `자기 유도(Magnetic Induction)` 라고도 불리우나 `자속 밀도`를 더 많이 씀
ㅇ 용어 비교
- 자계 세기 : 자계 자체의 세기
- 자속 밀도 : 공간 내 자계 세기 (공간을 채우는 물질에 따라 달라짐)
2. 자속 밀도의 의미
ㅇ 외부 자기장 H가 존재할 때, 매질이 이에 반응하는 자기적 유도량 (Magnetic Induction)
- 자성체 종류에 따른 내부 자계세기의 다양한 차이(자성체 내 자화 발생량)에도 불구하고,
- 자성 물질의 자기적 반응 특성을 일률적으로 취급할 수 있게하는 물리량
ㅇ 즉, B = μH
- μ 투자율 : 물질에 따른 차이를 설명하는 계수
. 상자성체,반자성체 : B가 H의 일차 함수 임 (선형적)
.. 즉, μ가 상수 임
. 강자성체,준강자성체 : B가 H의 일차 함수가 아님 (비 선형적)
.. 이러한 물질은, 자기 포화, 자기 이력 현상 등이 나타남
3. 자속 밀도의 단위
ㅇ MKS 단위계 : 테슬라 [Tesla, T]
- 1 [T] = 1 [Wb/㎡] = [Vs/㎡]
ㅇ CGS 단위계 : 가우스 [Gauss, G]
- 1 [가우스] = 1 [G (Gauss)] = 1 [Maxwel/㎠], 1 [T] = 104 [G]
4. 자속 밀도의 표현식 : 매질의 자화 M를 고려한 식
ㅇ B = μH = μ。(1+χm) H = μ。(H + M) [T]
- μ = μ。(1+χm) : 투자율
- μ。: 진공에서의 투자율
- χm : 자화율
- M : 매질의 자화(Magnetization)
5. 자속 밀도의 방향, 크기 및 집중도
ㅇ (방향) 전류 밀도에 수직으로 존재하고,
- 그 방향은 오른손법칙을 따름
. 오른손을 움켜지었을 때 엄지손가락방향이 전류이고,
. 나머지 움켜지는 손가락들이 가리키는 방향이 자속 방향임
ㅇ (크기) 자속이 특정 면적에 얼마나 집중되어 있는지를 나타내며,
- 이렇게 자속의 집중성을 크게 하기 위해,
- 전기 모터, 변압기 등에서는, 높은 자속 밀도를 생성시키기 위해,
. (자속은 투자율이 높은 자성체(철심) 쪽으로 집중 분포하려고 함)
- 자속 대부분이 철이나 강철로 만들어진 `철심(규소강판)`을 지나게 함
- 이로써, 명확한 `자기 회로`가 형성됨
6. 자속 밀도의 측정
ㅇ 전자유도에 의한 방법
- 시료(자성체)를 둘러싼 코일에 유도된 유도 기전력 emf (자속의 시간 변화율)으로,
- 이에따른 자속밀도(emf = - n dΦ/dt = - n A dB/dt, B = dΦ/A)를 측정
- 한편, 자계 세기는, B = μH (H : 인가 자장, B : 자기 유도량)로부터 측정
ㅇ 역학적 방법 등