전자석은 왜 전류를 끊으면 자성이 바로 사라지나요?

Question

코일에 전류를 흘려서 만드는 전자석을 배우는데, 영구자석과 다르게 전류를 끊으면 자성이 즉시 없어진다고 해요. 왜 전자석은 전류에 의존해서만 자기장이 생기는 건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

전자석은 자성이 재료 안에 원래부터 강하게 고정된 것이 아닌 코일에 흐르는 전류가 자기장을 만들어서 생기는 자석을 말합니다.

전류가 흐르면 코일 주변에 자기장이 발생하고, 그 안에 있는 철심의 작은 자석 같은 영역들이 한 방향으로 정렬되게 됩니다. 그래서 전류가 켜져 있을 때는 못이나 철 조각을 끌어당길 만큼 자성이 강해지는 것입니다. 전류를 끊어버리면 그 정렬을 유지해주던 힘들이 사라지고 ,철심 내부의 방향들이 다시 흐트러지면서 자성이 거의 없어지게 됩니다.

그래서 전자석에는 보통 자성이 잘 남지 않는 연철 같은 재료를 써서 껐다 켰다 제어하기 쉽게 합니다. 반대로 영구자석은 내부 방향이 잘 고정되는 재료라서 외부 전류가 없어도 자성을 오래도록 유지할 수 있게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

전자석은 코일에 전류가 흐를 때 움직이는 전하가 자기장을 만들어 자성이 생기며 철심이 있다면 내부 자기구역도 같은 방향으로 정렬되어 자력이 더욱 강해집니다 하지만 전류를 끊으면 자기장을 만드는 원인이 사라지고 대부분의 철심은 자기구역이 다시 무질서한 상태로 돌아가 자성이 거의 없어집니다 반면 영구자석은 자기구역이 오랫동안 일정한 방향으로 유지되도록 만들어져 전류가 없어도 자성을 계속 유지합니다 그래서 전자석은 자기장의 발생이 전류에 직접 의존하기 때문에 전원을 끄면 거의 즉시 사라집니다

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

전자석은 전류가 흐를 때 코일 주변의 자기장이 형성되면서 결합된 철심 내부에 미세한 자석들이 한 방향으로 정렬하는 원리입니다. 그래서 전류를 끊으면 자석들을 붙잡아 주던 외부 자기장과 에너지가 즉시 사라지죠. 그래서 정렬되어 있던 내부의 자기 구역들이 열운동에 의해 무작위로 흐트러지면서 자성이 바로 사라집니다. 반면에 영구 자석은 한 번 정렬된 자기 구역들이 외부 힘이 없이도 유지되는 성질을 가졌습니다. 하지만 전자석에 쓰이는 연철은 자성을 유지하는 힘이 약합니다. 그래서 전류에만 의존하는 구조를 가졌죠. 또, 이 원리로 전기를 통제하는데로 자성을 완전히 껐다 켰다 할 수 있는 제어가 가능한겁니다.