SF / 과학 포럼
SF 작품의 가능성은 어떻게 펼쳐질 수 있을까요? 그리고 어떤 상상의 이야기가 가능할까요?
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레일건의 기본적인 원리는 충분히 이해하고 있는 상황이고요
제가 주의 깊게 본 영상의 주소입니다.
http://www.youtube.com/watch?v=xtD6NEmhEwk
자석으로 약한 자기장을 강화하고 바퀴로 굴러가는 식으로 해서 마찰을 줄여서
9볼트의 낮은 전압으로도 충분히 레일건 작동 원리를 직접 보여주더라구요.
그런데 궁금한 점이 있습니다.
고전압으로 실험할 자신은 없어서 저도 낮은 전압으로 실험하고 싶었습니다.
저도 약한 자기장을 네오디뮴 자석으로 강화할 생각은 했지만
그 위치를 레일과 레일 사이의 바닥에 두려 했습니다. 띄엄띄엄 5개 정도로요.
하지만 영상에서는 네오디뮴 자석 자체를 바퀴로 이용하더군요.
제가 생각할때는 자기력의 방향이 수평이므로 위와 아래 모두 작동해서 상쇄될 것 같은데요.
그럼 9볼트의 낮은 전압으로 생긴 자기장으로 움직이게 한건가... 이해가 잘 되지 않습니다.
제가 생각한 방식으로 레일과 레일 사이에 두면 자석의 자기장 전부가 위, 또는 아래로 가게 되서
강하게 될 것이라 생각하는데요.
그런데 위 영상에서는 어떻게 자석을 수직이 아닌 바퀴로 수평을 되게 해서 작동 할 수가 있는 것일까요?
자석 극의 방향도 바퀴축(영상에서의 못)을 중심으로 서로 방향으로 되있는 지도 참 궁금합니다.
s극-n극 바퀴축 n극-s극
s극-n극 바퀴축 s극-n극 등.. 어느 방향으로 되어 있는지...
이거 조작아니냐는 뎃글도 붙어있는데... 실제로 해볼 생각이면 극성이 어떻게 되는지는 별 문제가 안되요.
어차피 자석붙이는 조합은 2x2 = 4 가지 밖에 안되니 그냥 해보면 됩니다.
굉장히 재미있는 실험 방법이네요. 간단하면서도 레일건의 원리를 잘 알 수 있게 해 두었습니다.
레일건은 자석을 사용하지 않습니다. 위를 잘 보니 자석은 고려용님 말씀대로 바퀴 역할일 뿐이네요.(그러면서도 전기가 흐르게 하는...)
위 동영상에서 자석을 어떤 극으로 붙이라고 말하지 않습니다. 놓는 방향도 별로 중요해 보이지 않고요.
레일건의 기본 원리는 도선에 발생하는(여기서는 알루미늄 호일에 발생하는) 자기장과 탄환(여기서는 자석이 붙어 있는 쇠막대)에 발생하는 자기장이 서로 반발하면서 밀어내는 것입니다.
앙페르의 오른나사 법칙을 이용해서 각 부분에 발생하는 자기력선을 그려보면 그 자기력선이 서로 반발하게 되어 있음을 알 수 있습니다. 그게 레일건의 원리이고, 위 동영상의 실험은 바로 그 레일건의 원리를 쉽게 이해하게 만드는 좋은 실험 방법이라 생각합니다.
http://www.youtube.com/watch?v=dm30ckh-pW8
다른실험.. 참고하세요 :)
meteor 님.
참고로 자석을 붙이는 방법은 2개 밖에 안됩니다.
쇠막대를 다른 자석에 붙이면 극의 방향성이 생기기 때문입니다.
Electric field [자기장]
Magnetic field [전기장]
기본 이론을 말씀드리면,
자석은 항상 자기장을 일으킵니다. 그리고 그에 수직이 되는 전기장력*이 반작용으로 생기죠.
자석에 의해 부차적으로 발생된 자기장과 9v를 흘려줌으로서 발생된 전기장...
그렇게 자기장과 전기장끼리 힘을 주고 받아서, 단순히 반작용의 힘으로 밀려나는 겁니다.
*자기장과 자기장력의 차이
만약 전선을 중심으로 전기장력이 생긴다면, 외부에 수직으로 자기장력이 생기고, 또 더 외부에 새로 생긴 자기장력을 기준으로 전기장력이 생기고....
이런식으로 전기장이나 자기장이 형성되는 겁니다. 이걸 쉽게 설명하면 플레밍의 오른손 법칙인거죠.
아... 본문 작성자입니다.
이해가 갈듯 말듯 합니다. 실험에서 만약 자석이 아닌 일반적인 금속이라면 바퀴는 굴러가지 않을거란 말씀이신가요?
다시 한번 자세히 설명 부탁 드립니다. 이해가 갈듯 말듯 해요.
단순히 반작용의 힘으로 밀려난다라...
그리고 하나 더 질문 드리겠습니다. 올려주신 영상에서 뒷부분에 보면 여자가 전류의 방향을 바꿔주자
바퀴가 앞으로 갔다가 뒤로갔다가 이렇게 방향이 바뀝니다.
일반적인 레일건이라면 전류의 방향에 상관없이 여자에게서 멀리가는 방향으로 가게 될 것 같습니다.
전류의 방향이 어떻든 로렌츠 힘은 전압공급원에서 멀어지는 방향으로 작용하지요.
그런데 어떻게 바퀴를 자석으로 한 상태에서 전류의 방향을 바꾸니 밀려가기도 끌려가기도 하는 걸까요
설명 부탁 드립니다. 감사합니다.
제가 잘못 이해하고 있는지 잘 모르겠습니다만, 레일건의 원리대로라면 위 동영상에서 사용된 자석은 바퀴, 그리고 폐회로를 만드는 것 이외의 어떠한 역할도 하지 않습니다.
레일건은 플레밍의 왼손 법칙의 원리로써 전자의 이동으로 유도된 자장에 의해 도선간에 힘(이 힘을 로렌츠 힘이라고 합니다)이 발생하는 것을 이용하는 것이라 그 힘은 항상 폐회로 중심의 바깥방향으로 향합니다. 위의 자석은 그런 유도자계의 방향과는 어떠한 형태로도 교차하지 않습니다. 또, 교차한다고 하더라도 자석은 그 특성상 자석을 중심으로 자기장을 형성하기에 교차하는 반대 방향으로도 똑같이 힘이 작용하여 각각의 교차힘은 상쇄됩니다.
강한 자석을 사용 할 경우 레일이 자성체라면 오히려 자석이 레일에 들러붙게되어 충분한 로렌츠 힘이 발생하지 않을 시에 아예 움직이지 않을수도 있습니다.