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전기자기학 4장 - 유전체에 대해서 알아보자 + 유전체의 경계면 조건 + 경계면의 각도에 따른 전계와 전속밀도 + 전계와 전속밀도의 수직과 수평입사 안녕하세요, Davey입니다. 오늘 다룰 내용은 지난 번에 다룬 유전체에 대한 추가 내용입니다. 오늘 주로 설명 드릴 내용은, 유전체의 경계면 조건과 전속선의 분포에 대해서, 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 유전체의 경계면 조건 : 위에서 설명 드린 대로, 사람이 공기 중에서 걷는 것보다 물 속으로 들어가면 걷거나 움직이는데 힘이 들고 속도가 느려지듯이, 한 유전체에서 다른 유전체로 들어가면 전계나 전속밀도 등이 달라집니다. 쉬운 예로는, 빛이 공기 중에서 물속으로 들어가면 굴절해서 진행방향이 달라지는 것처럼 전계(E)나 전속밀도(D)도 직진해서 오다가 다른 유전체로 입사하면 굴절하는 성질이 있습니다 ▼ 이 때 E 와 D가 유전율의 변화로 인해 달라집니다. 그리고 이 때 적용되는 이론이.. 2021. 1. 18.
전기자기학 4장 - 유전체에 대해서 알아보자 + 유전율 + 비유전율 안녕하세요, Davey입니다. 오늘 다룰 내용은 지난번에 다룬 도체계의 내용과는 다르게, 유전체에 대해서 나름대로 정리해서 설명드리도록 하겠습니다. 지금까지 포스팅 한 내용 내용은, 진공 중 또는 공기 중에서 다루는 것이라는 특징이 있었습니다. 간혹 진공, 공기 두 개를 혼용해서 사용하는데, 진공과 공기는 동일하게 취급하는 걸로 이해하시면 됩니다. 즉, 특별히 별다른 언급이 없으면, 공기 = 진공이라고 생각하시면 됩니다. 1. 유전율 : 이번에 공부할 부분은 진공(공기)이 아닌 상황에서 전계나 전위 등을 어떻게 구하는지에 대한 내용을 설명드리려고 합니다. 즉, 유전체를 가지고 설명드리려고 하는데, 유전체란, 진공이 아닌 그 물질을 유전체라고 이해하시면 될 거 같습니다. 유전체 하면 이전에 공부한 내용 중.. 2021. 1. 17.
전기자기학 3장 - 도체계의 합성 정전용량 + 콘덴서의 직렬 연결 + 병렬 연결 안녕하세요, 합성 정전용량과 콘덴서에 저장되는 에너지 정전 에너지라고 불리는 개념에 대해서에 대해서 나름대로 정리해서 설명드리도록 하겠습니다. 1. 합성 정전용량 : 이전 포스팅에서 각 Case 별의 정전용량을 구하는 공식에 대해서 설명을 드렸습니다. 그 각각의 정전용량을 가진 도체들을 직렬로 또는 병렬로 연결했을 때의 모든 정전용량을 합한 값을 합성 정전용량이라고 합니다. ▼ 합성 정전 용량을 다룰 때는 평행 평판 콘덴서(International 적으로는 Capacitor라고 말함)를 공식을 도출해 나갑니다. 왜냐하면, 콘덴서(Capacitor)는 전하의 축적을 활용하기 위한 목적으로 만들어진 전기 소자를 말하기 때문입니다. 2. 콘덴서(Capacitor)의 직렬 연결 ▼ 콘덴서 (Capacitor)를.. 2021. 1. 16.
전기자기학 3장 - 도체계의 동심원통(동축케이블) 정전용량 + 평행도선 정전용량 + 평행판콘덴서 정전용량 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 도체계의 동심원통(동축케이블) 정전용량, 평행도선 정전용량, 평행판콘덴서 정전용량에 대해서에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 동심원통(동축케이블) : 지난 번에 도체계의 전위와 구도체의 정전용량 그리고 동심구의 정전용량에 대해서 설명을 드렸습니다. 오늘은 그 “정전용량” 이라는 주제로 이어서, 동심원통(동축케이블), 평행판 콘덴서, 평행도선의 정전용량을 구하는 공식에 대해서 알아보려고 합니다. 그럼 하나 하나 제 나름대로 설명을 드리도록 하겠습니다. ▼ 일단 동심원통(동축케이블)부터 설명 드리도록 하겠습니다. 동축원통의 모양을 좀 이해하기 쉽게 말씀 드리면, 키즈카페나 놀이터에서 아이들이 타는 원통 모양의 미끄럼틀이라고 생각하시면 됩니다. 약간 다른.. 2021. 1. 15.
전기자기학 3장 - 도체계의 이해 + 도체계의 구도체 전위, 정전용량 + 도체계의 동심구 전위 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 전기력선의 특징, 구도체의 전위 그리고 동심구(중공도체)의 전위도체계의 이해 + 도체계의 구도체 전위 + 도체계의 동심구 전위에 대해서에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 도체계의 전위 : 이전 포스팅에서 다룬 것은, 전하가 혼자 있고, 임의의 점에 미치는 전위, 전계에 대한 내용이였다면, 이번에 설명 드릴 도체계는 여러가지 도체가 각각의 전계와 전위를 가지면서 도체 간에 서로 상호작용을 하는 것을 다루게 됩니다. ▼ 즉, ‘도체계' 라는 말은 여러가지 도체가 존재하는 공간으로 이해하시면 될 것 같습니다. (여기에서 “계” 는 어느 공간이라고 생각하시면 됩니다.) 그럼 앞에서도, 다시 한 번 설명 드린 대로, 전하가 하나가 있고, 어떤 임의의 점에 미.. 2021. 1. 14.
전기자기학 2장 - 전기력선의 특징 + 구도체의 전위 + 동심구(중공도체)의 전위에 .. 안녕하세요, 전기력선의 특징, 구도체의 전위 그리고 동심구(중공도체)의 전위에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 나름대로 상세하게 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 전기력선의 특징 ▼ 전기력선의 특징에 대해서 아래 3가지로 정리를 하였습니다. 도체 내부와 표면, 그리고 직교의 상태의 특징을 가지게 됩니다. 1) 전기력선은 도체 내부에 존재하지 않는다 2) 전기력선은 도체 표면과 직교한다 3) 전기력선은 정(+)전하에서 나와 부(-)전하로 들어간다 2. 구도체의 전위 : 이번 포스팅에서 말씀드린 대로, 점을 확대를 하면 구가 되므로, 구도체 외부의 점을 입체로 확대하면 구가 되므로 구도체 외부의 전위는 점전하와 같습니다. 그리고, 내부의 전위는 전계와 마찬가지로, 표면전위와 같습니다. 여기.. 2021. 1. 13.
전기자기학 2장 - 전계를 구하는 공식 + 구도체 전계 세기 + 무한정 직선도선의 전계 세기 + 무한평면의 전계세기 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 지난 번에 다룬 가우스 적분형, 미분형, 뿌아송의 방정식, 라플라시안 방정식에 이어, 전계를 구하는 공식, 즉, 구도체 전계 세기, 무한정 직선도선의 전계 세기, 무한평면(or 무한 평판)의 전계 세기에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 구도체의 전계 세기 ▼ 구도체에 대한 전계의 세기에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 사실 점을 확대해보면 구와 같은 형태이기에, 구도체의 전계의 세기는 점전하의 전계의 세기와 같습니다. 즉, 아래와 같은 식을 도출 할 수가 있습니다. 하지만 차이점이라면, 구도체는 내부와 외부가 나눠져 있습니다. 구도체의 내부에는 전하가 없고, 표면에 모여있기 때문에, 전계의 세기는 0 이 입니다. 보기 쉽게 정리하면 아래와 같습니다. 1) 구도체 내부의.. 2021. 1. 6.
전기자기학 2장 - 가우스 적분형 + 미분형 + 푸아송의 방정식 + 라플라스 방정식 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 지난 번에 다룬 전기력선, 전속, 전속밀도 그리고 전하밀도에 이어, 가우스 적분형, 미분형, 뿌아송의 방정식, 라플라시안 방정식에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 가우스 법칙 적분형 : 일단 가우스 법칙 적분형을 설명 하기 전에, 전기장에 대해서 간단하게 설명 드리고 가겠습니다. 전기장이란, 원천 전하가 주변에 영향력을 미치는 공간입니다. ▼ 이걸 그림으로 표현하면 아래와 같습니다. 그리고 이 하늘색으로 표현한 선을 "전기선속" 이라고 합니다. - 여기에서 가우스 법칙은, 곡면을 통과하는 전기선속의 양에 대해 설명하는 공식이라고 생각하시면 됩니다. 가우스 법칙의 적분형을 식으로 나타내면 아래와 같습니다. 어디서 많이 본 공식 같지 않나요? 제가 이전.. 2021. 1. 5.
전기자기학 2장 - 전기력선 + 전속과 전속 밀도 그리고 전하밀도 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 지난 번에 다룬 전하와 전위 이어, 전기력선, 전속, 전속밀도 그리고 전하밀도에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 전기력선 과 전속 : 전기력선은 전하에서 나오는 전기의 힘을 가진 선으로서, 예를 들어서 태양을 하나의 전하라고 기준을 잡으면 지구에 미치는 전기의 힘을 가진 선이 전기력선이라고 생각하시면 됩니다. ▼ 아래 빨간색 라인이 전기력선이 나가는 것이라고 생각하시면 되고, 1C 당 약 1100억개의 전기력선이 발생한다고 합니다. - 이렇게 많은 양의 전기력선이 발생함으로써, 측정하는 어려움을 개선하기 위해서 선속이라는 개념을 도입을 하였습니다. 전속의 정의는 아래와 같습니다. ▼전속의 정의 : 1C 당 발생하는 전기력선의 양을 1C 당 / 1 전.. 2021. 1. 4.
전기자기학 2장 - 전하 + 전위 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 지난번에 다룬 쿨롱의 법칙 그리고 이 이론을 기반으로 설명할 수 있는 전기 에너지, 전기력 (전계의 세기)에 이어, 전하와 전위에 대해서 나름대로 정리해서 설명드리도록 하겠습니다. 1. 전하 : 일단 처음에는 전하는 전기적으로 중성상태로 태어납니다. 이 전하가 전기력을 가지기 위해서는 (+) 전하 or (-) 전하 형태가 되어야 합니다. 즉 외부적인 영향이 있어야 전기적인 성질을 띄게 된다고 생각하시면 됩니다. ▼ 아무런 외부의 영향이 없으면, 어떠한 변화도 없기 때문에 외부 에너지가 개입이 있어야 하는데, 이런 개입의 행위를 '대전'이라고 합니다. 즉, 어떤 충격 또는 마찰에 의해 전자들이 이동하여 (+)전하와 (-) 전하의 균형이 깨지면 다수의 전하가 겉으로 드러나게 되.. 2021. 1. 3.
전기자기학 2장 - 쿨롱의 법칙 + 전기 에너지 + 전기력 + 전계의 세기 안녕하세요, 오늘도 어김없이 전자기학에 대해서 공부한 것에 대해서 아래와 같이 정리하였습니다. 오늘 다룰 내용은 쿨롱의 법칙 그리고 이 이론을 기반으로 설명할 수 있는 전기 에너지, 전기력 (전계의 세기) 에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 1. 쿨롱의 법칙 : 정지해 있는 두 개의 점전하 사이에 작용하는 힘을 기술하는 물리법칙이다. 쿨롱의 법칙은 프랑스의 물리학자 쿨롱(C. Coulomb, 1736-1806)에 의해 1784년에 처음 발표되었으며, 전자기학 이론의 발전에 빠질 수 없는 중요한 기여를 한 기본 법칙이다. ▼ 두 점 전하가 r 만큼 떨어져 정지해 있을 때 발생하는 쿨롱의 법칙에 의한 힘은 아래와 같습니다. 쿨롱의 힘 의 값은 전하량 Q1과 Q2의 곱에 따라 양수가 되기도.. 2021. 1. 2.
전기자기학 2장 - 유전율 + 투자율 + 빛의 속도 이해하기 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 전자기학에서 나오는 유전율, 투자율 그리고 빛의 속도에 대해서 다룰 예정입니다. 저도 공부를 하면서 배운 내용을 출력한다는 의미로 포스팅을 하는 것이기에, 같이 공부하신다는 느낌으로 봐주시면 감사드리겠습니다. 1. 유전율(Permittivity) : 유전율이란 전기장에서 유전분극을 발생시키게 하는 정도를 의미합니다. 유전분극을 발생시키는 사항은 아래 그림을 보시면 더 이해가 잘 되실 겁니다. 아래와 같이 축전지의 두 개의 극판 사이에 아무 유전체가 없을 때는 양극판에 보통적으로 전하가 저장이 됩니다. - 그런데, 만약 이 두 극판 사이에 유전체를 삽입하게 되면, 유전체내에서 유전분극이 일어나 양극판에 전하가 보통보다 더 많이 저장되는 현상이 발생하게 됩니다. 아래와 같이 유.. 2021. 1. 1.