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전기 마당/전기자기학

전기자기학 2장 - 정전계 + 전자와 전류의 관계 이해

by 『★√★』 2020. 12. 30.

안녕하세요, 오늘 공부할 내용은 정전계(Static Electric field)에 대해서 공부 해보려구요일단 정전계에 대한 내용부터 정리를 하면서 관련된 내용 설명 드리도록 하겠습니다. 

 

정전계-전자-전류-관계-썸네일
정전계-전자-전류-관계

 

1. 정전계(Static Electric field) 란?

 

: 정 (정지), 전(전자), 계(공간) 이라고 풀어서 설명이 가능합니다. 종합해서 말씀 드리면, 변하지 않고 정지해 있는 전자의 공간이라고 설명할 수 있습니다. 보통 '전자가 움직이지 않는 공간' 이라고 표현을 합니다. 그리고 이 공간이 움직임이 없기 때문에 가장 안정적인 상태이며, 에너지가 최소가 되는 상태입니다.

 

 정전계에서는 전계를 만들어 내는 전자가 '정지'하고 있는 상태이기 때문에 다른 말로 '시불변(time-constant)'인 상태입니다. 즉 시간을 고려하지 않는다는 거죠. 따라서 '정전계'와 상반되는 개념은 '동전계(Dynamic electric field)'입니다.

 

▼ 정전계와 동전계를 다른 말로, '시불변(time-constant)' 와 '시변계' (Time-varing Electric-Magnetic field)' 라고 합니다. 저에게는 정전계과 동전계가 더 익숙한 거 같습니다. 

 

 예를 들어 여러 전자가 모여 있는 공간에서, 한 전자를 기준으로 주변의 전자들에게 미치는 힘은 미는 힘입니다. 그 미는 힘들을 그 미는 힘들을 각각의 위치에서 '방향'과 '크기'를 가진 벡터들로 표시할 수 있습니다. 아래 그림을 보면, 빨간색의 전자를 기준으로 미는 힘이 발생하여, 바깥쪽으로 힘이 발생하는 것을 확인 하실 수 있습니다. 

 

 

 

정전계
정전계

 

▼ 이런 힘이 작용하는 어떤 위치에서의 벡터값이 힘을 받는 크기와 방향이 됩니다. 즉 계(공간, Field)라는 것은 어느 위치에서 받는 힘을 구하는데 쉽게 계산하기 위해 도입한 개념이라고 보시면 됩니다.

 

 

2. 전자의 정의와 전류와 상관관계

: [물질] - [분자] - [원자] - [원자력 (+), 전자(-)] 로 이뤄져 있습니다. 즉, 원자를 이루는 (-) 극성을 띄는 성분이 전자라고 생각을 하시면 됩니다. 전자의 무게 과 전기량은 아래와 같이 나타낼 수 있습니다.

 

전자-무게-전기량
전자-무게-전기량

 

▼ 다른 말로 설명을 드리면, 전류란 전하의 흐름입니다.- 전류의 식을 다시 써보면 아래와 같습니다. 즉, 1초 동안에 1 [C]의 값을 1 [A] 라고 합니다. 

전류
전류

 

▼ 그러면 1A에 흐르는 전자의 개수는 아래와 같은 식으로 구현이 가능합니다.- 아래 식을 통해서 산출되는 전자의 개수도 아래 표시를 하였습니다.  즉 전류를 흐른 다는 것은 전자가 흐른다는 것으로 이해하시면,전자와 전류의 관계를 이해하시면 도움이 되실 겁니다.

 

전자-개수
전자-개수

 

 

 이상입니다. 이것 저것 수식을 이쁘게 할려고 하니까, 캡처 밖에는 방법이 없는 거 같습니다. 수학적인 공식이 많이 사용해야 하는 포스팅이라서 그런가, 손이 많이 가는 거 같습니다. 그래도 하나 하나 이해하면서, 공부한다고 생각하고, 계속적으로 포스팅할 예정입니다. 같이 공부하고! 같이 성공하시죠! 감사합니다. 


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