핵심 원리

자기장 속에서 운동하는 전하는 로런츠 힘 F = qvB를 받습니다. 이 힘은 속도와 자기장에 수직이므로 속력은 변하지 않고 방향만 변합니다. 균일한 자기장에서 대전 입자는 등속 원운동하고, 속도에 자기장 평행 성분이 더해지면 나선 운동을 합니다.

탐구 질문

• 로런츠 힘이 대전 입자의 속력을 변화시키지 않는 까닭을 설명해 보세요. 힌트: 힘의 방향과 이동 방향
• 질량 분석기에서 무거운 이온의 원운동 반지름이 더 큰 까닭은 무엇인가요?
• 오로라가 주로 극지방에서 관측되는 까닭을 지구 자기장과 관련지어 설명해 보세요.

실생활 예시

• 질량 분석기는 이온의 궤적 반지름 차이를 이용해 동위원소와 분자 질량을 구분합니다.
• 사이클로트론은 자기장 속 원운동 성질을 이용해 입자를 반복 가속합니다.
• 지구 자기장은 태양풍 입자를 극지방으로 유도해 오로라를 만듭니다.
• CRT 모니터는 전자빔이 자기장에 의해 휘는 성질을 활용합니다.

교과서 연계

전자기와 양자 I편 p21~25

자기장과 로런츠 힘, 질량 분석기, 오로라의 개념을 하나의 3D 장면 세트로 연결했습니다.

로런츠 힘과 대전 입자의 원운동

균일한 자기장 속 원운동, 질량 분석기, 오로라를 전환하며 F = qv × B 관계와 궤적 변화를 입체적으로 살펴보세요.