두 자하 사이에 작용하는 힘(정자력)을 구할 때, 정전계에서 전하량 $q_1, q_2$의 단위를 쿨롱$[C]$으로 쓰듯이, 자계에서는 자하량 $m_1, m_2$의 단위를 웨버$[Wb]$로 사용한다.
쉽게 비유하자면 다음과 같다.
- 역학: 질량(Mass)의 단위는 $[kg]$
- 정전계: 전하(Charge)의 단위는 $[C]$
- 정자계: 자하(Magnetic Charge)의 단위는 $[Wb]$
$$F = k \frac{m_1 m_2}{r^2} = \frac{1}{4\pi \mu_0} \frac{m_1 m_2}{r^2} = 6.33 \times 10^4 \times \frac{m_1 m_2}{r^2} [N]$$
여기서,
- $\mu_0$: 진공 상태의 투자율 $(\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7} [H/m])$
- $m_1, m_2$: 자하량 $[Wb]$
- $r$: 자하 사이의 거리 $[m]$
참고: 자하는 전기 전하와 달리 항상 N극과 S극이 쌍으로 존재해야 한다. 자석을 아무리 잘게 쪼개도 N극만 있거나 S극만 있는 자석은 만들 수 없다. 자기력선은 시작과 끝이 없이 순환하는 고리(Loop) 형태를 띠기 때문이다. 따라서 S극이 없으면 N극도 존재할 수 없다.
윗 글은 아래 포스팅의 “자계에서의 쿨롱의 법칙”을 풀어쓴 글이다.