전기력선 전속과 전속 밀도 전하밀도 – 전기자기학 2장

 안녕하세요, 오늘 다룰 내용은 전기력선 전속과 전속 밀도 전하밀도 관련 내용입니다.

 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.

 

전기력선-전속
전기력선-전속

 

– 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 전속이 나온다고 정의한 개념 입니다.

 

 위 개념을 통해서 분석을 해보면, 1C 당 발생하는 전속이 1C의 개수와 똑같기 때문에, 전속을 전하량, 전기량이라고도 말하기도 합니다. 간혹, 이런 혼선되는 단어 때문에 공부하는데 어려움을 겪기도 합니다. 그리고 추가적으로 전기력선은 발산만 할 뿐이지 폐곡선을 처럼 다시 돌아오지는 않습니다.

2. 전기력선의 개수

: 전속의 개념을 1C 당 발생하는 전기력선의 양을 1C 당 / 1 전속이 나온다고 정의하였습니다. 그럼 실제적으로 전기력선의 개수를 구하는 공식도 알고 있어야 하는데요. 전기력선의 개수를 구하는 공식은 아래와 같습니다.

 

전기력선-개수
전기력선-개수

 

 

 

3. 전속밀도

: 그럼 전기력선과 전속에 대해서 설명을 드렸으니까, 전속밀도에 대해서 설명을 드리도록 하겠습니다. 일단 전속이라는 단어를 빼고 밀도라는 단어만 생각해보면, “어떤 특정단위 기준의 용량 or 개수” 를 밀도라고 합니다. 즉, 전속밀도라는 것은 어떤 면적에 대한 전속의 양을 나타낸다라고 생각하시면 됩니다.

▼ 즉, 넓이에 대한 전속의 양을 식으로 나타내면 아래와 같습니다. 그리고 단위는 “D” 라고 사용합니다.  [ S= 4πr2 ]

 

 

전속밀도-설명-사진1
전속밀도

전속밀도-설명-사진2
전속밀도

 

– 전계와 연계해서 표현한 식 뿐만 아니라, 두 전하사이에 작용하는 힘 (F), 전계의 힘에 반대방향으로 행한 일 (V) 하고도 연계해서 표현하면 아래와 같습니다. 즉 공식을 그냥 무식하게 외우는게 아니고, 각각의 연관관계를 이해하면서 공식을 외우면 더 효율적으로 암기가 가능하다는 걸 말씀드리고 싶은 겁니다.

 

전속밀도
전속밀도

 

▼ 추가적으로 전하밀도에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다. 전하 밀도는 크게 선전하 밀도, 면전하 밀도, 체적전하 밀도 이렇게 3개로 나뉘어 집니다. 이 세개를 나타내는 식은 아래와 같습니다. 참조 부탁 드립니다.

 

1) 선전하 밀도

 : 단위 길이단 전하량 [C/m] 을 나타내는 수치

 

선전하-밀도
선전하-밀도

 

2) 면전하 밀도

: 단위 면적당 전하량 [C/m2] 을 나타내는 수치

 

면전하-밀도
면전하-밀도

 

3) 체적전하 밀도

: 단위 체적당 전하량 [C/m3] 을 나타내는 수치

 

체적전하-밀도
체적전하-밀도

 

 

 

 

 자 여기까지 하고 포스팅을 마치도록 하겠습니다. 지금까지 전기력선 전속과 전속 밀도 전하밀도 대해서 나름대로 정리하면서 포스팅을 작성하였습니다.

 오늘은 혼선이 되는 용어들을 하나 하나 알아보는 시간을 가졌다라고 할 수 있을 만큼, 다 비슷 비슷한 의미를 가지고 있어, 공부할 때 헷갈릴 수 있는 가능성이 높습니다.

 제 포스팅이 모든 정의를 다 자세히 다루지는 못했지만, 그래도 서로의 연관관계에 대해서 최대한 자세히 설명을 드릴려고 노력을 하였습니다.

 혹 실수한 부분이나 부족한 부분이 있으면 코멘트 남겨주시면, 저도 성장하는 좋은 기회가 될 거 같습니다. 그럼 같이 공부하고 같이 성장하시죠! 감사합니다.

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