자기 모멘트 (Magnetic Moment) 계산

자기 모멘트 또는 자기 쌍극자 모멘트는 자기력선을 사용하여 자기장을 생성하는 자석 또는 기타 물체의 자기적 강도와 방향을 나타내는 벡터량이다.

자기 모멘트는 순환 전류와 자기장의 면적의 곱으로 정의된다.

 

(식 1) m = I x A

자기 모멘트의 공식은 벡터와 관련된 자기장에 존재하는 물체의 토크이며 아래 식으로 표현할 수 있다.

 

(식 2) τ = m × B

 

τ : 쌍극자에 작용하는 토크 (J)

B : 외부에서 가해지는 자기장 (T, 테슬라)

m : 물질의 자기 모멘트 (A⋅m²)

I : 전류 (A)

A : 면적 (m²)

(1 A⋅m² = 1 J/T)

 

자기 모멘트의 방향은 오른손 법칙에 따라 순환 전류가 형성하는 평면에 수직이다.

 

그림 1. 자기 모멘트

 

전류 (A) :

면적 (m2) :

     

자기 모멘트, m (A-m2) :

 

예를 들어, 막대 자석이 0.6 ×10 ^-4  T 강도의 자기장에 놓여 있을 때, 30 도까지 휘게 하는 데 필요한 토크는 3 ×10 ^-5 N-m 이다.

이 자석의 자기 모멘트를 계산해 보자. (1 J = 1 N-m)

m = τ / B sinθ = 3 ×10 ^-5 / (0.6 ×10 ^-4) x (sin30) = 1 A-m² 이다.