Re:자기력을 에너지 개념으로 접근하는 내용에 대한 질문

에너지 보존의 법칙은 다음과 같습니다. 입력에너지 = 출력에너지 + 저장에너지 + 손실에너지 전자력을 이용하는 장치에서, 손실을 무시한다면 다음과 같이 고쳐쓸 수 있습니다. 전기에너지(Win) = 역학적 일(Wout) + 자기에너지(Wm) 이제 양 변을 미분하면 다음과 같습니다. dWin = dWout + dWm dWout = F*ds = dWin - dWm 그러므로 힘은 다음과 같습니다. F = (dWin - dWm)/ds 이러한 원리로 힘을 구하는 방법을 "가상변위의 원리" 또는 "가상 일의 원리"라고 하는데 실제 기계의 힘을 계산할 때 가장 믿을 수 있고 정확한 방법입니다. 두 회로 사이에 약간의 변위가 발생하면 쇄교자속의 변화가 발생하므로 기전력이 유도됩니다. 만약 전류를 일정하게 유지시키려면 기전력을 극복하여 전류를 흘려야 되기 때문에 입력에너지가 증가해야 합니다. 즉, dWin 이 존재하게 되죠. 이 때는 위에 있는 수식을 바로 이용할 수 있고, dWin - dWm = dWco 와 같습니다. Wco 를 "자기수반에너지"라고 하는데 이것은 우선 "자화곡선"이란 것을 이해해야 알 수 있는 것입니다. 전류를 일정하게 유지시킬 때는 F = dWco/ds 가 됩니다. 자성재질의 투자율이 선형일 때는 자기수반에너지는 자기에너지와 크기가 같습니다. 즉 F = dWm/ds 가 됩니다. 만약 두 회로 사이에 변위가 발생하는 동안 자속의 변화가 없다면, 기전력이 유도되지 않기 때문에 입력의 변화가 없습니다. 즉 F = -dWm/ds 가 됩니다. 외부에서 입력이 공급되지 않는 고립된 시스템에서도 위의 수식으로 힘을 구할 수 있습니다. (-)부호는 바로 고립된 시스템에서는 저장된 에너지를 감소시키는 방향으로 힘이 작용한다는 의미를 나타냅니다. 그러나 실제 현상에서는 위의 두 가지 경우가 거의 발생하지 않습니다. 두 회로 사이에 변위가 발생하면 반드시 자속의 변화가 생기고, 기전력도 유도되지요. 그리고 외부에서 입력의 변화를 주어도 전류를 완벽히 일정하게 유지할 수 없습니다. 실제 상황에서는 두 수식을 이용할 수 없지만 변위가 매우 작다면 자속이 일정하게 유지된다고 가정하거나, 또는 전류가 일정하게 유지된다고 가정해서 힘을 구해도 실제 발생하는 힘과는 큰 차이가 없습니다. 사실 이 부분은 에너지 변환 시스템을 전공하는데 있어서 가장 중요한 부분입니다. 이해하기도 좀 어렵죠. 이것을 완벽하게 이해하실 수 있다면 당장 전동기 설계 쪽으로 공부하셔도 아무 어려움이 없습니다. 위의 개념은 "자화곡선"을 보면서 그림으로 이해하는 것이 좋습니다. 말로만 설명하려니 어렵군요... 필요하시다면 관련자료를 메일로 보내드리겠습니다. --------------------- [원본 메세지] --------------------- 완전 회로 두개 사이에 작용하는 힘은 암페어 법칙으로 구할 수 있다. 이 방법 말고 에너지의 - (그래디언트)로도 에너지를 구할 수 있다. 하나의 회로는 고정시키고 하나의 회로를 dr 만큼 이동 시키면 -F·dr 만큼 전체 에너지는 증가한다. 즉 du(전체)= -F·dr 이다. du(전체)는 자기에너지의 변화와 전기 에너지 변화의 합이다. 여기서 두가지 상황을 고려해봐야한다. 두 회로의 전류가 일정하나 자기선속이 변할 경우. 자기선속은 일정하나 전류가 변하는 경우. 이 두 가지 경우에다 적용하면 똑같이 힘은 II'∇M 이 된다. 이상은 wangsness 의 전자기학 책의 내용입니다. 18장에 있죠. 이해가 가지 않는 부분은 du(전체)가 왜 자기에너지의 변화+ 전기 에너지의 변화이며, 전류가 일정할 땐 전기에너지의 변화는 자기에너지 변화의 -2배가 되어 전체에너지의 변화=-자기에너지의 변화 가 되며, 자기 선속이 일정할 땐 전기에너지의 변화가 0 이되어서 전체 에너지 변화=자기에너지의 변화 가 되는지 설명해 주세요. 도저히 몰라서 잠이 안옵니다요.