2. 전기와 자기
참고사이트 http://user.chollian.net/~kimjh94/jungi/jungi_1/jungi1-2.htmll
(1) 정 전 기
[1] 전하와 전기력
1) 대전 (electricfication)
물체가 전기를 띠는 현상 (유리막대나 명주등의 절연체 마찰 했을 때 일어나는 현상등)
2) 전하 (electric chrge)
대전체가 가지는 전기량 ==> 단위 쿨롬(coulomb) [C]
3) 쿨롱의 법칙
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① 두 전하가 있을 때 다른 종류의 전하는 흡인력이 작용하고, 같은 종류의 전하는 반발력이 작용한다. ② 두 전하 사이에 작용하는 힘은 두 전하 Q1[C], Q2[C]의 곱에 비례하고, 두 전하 사이의 거리 r[m]의 제곱에 반비례한다. |
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여기서, F : 두 전하 사이에 작용하는 힘[N]. 전기력, k : 비례상수(k=1/(4πε),
진공중의 비례상수 =9×109), r : 두 전하 사이의 거리[m], Q1, Q2 : 전하[C],
ε : 유전율[F/m], ε=ε0·εR (ε0 : 진공의 유전율(=8.855×10-12[F/m]))
③ 비유전율 : 물질의 유전율과 진공의 유전율과의 비
- 진공 중의 비유전율 : εR=1
- 공기 중의 비유전율 : εR=1.00059≒1
[2] 전기장 맨위로
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1) 전기장과 전기력선 ① 전기장 : 전기력이 작용하는 공간 ② 전기력선 : 전기장의 상태를 나타낸 가상의 선 ③ 전기력선의 성질 -전기력선의 접선방향은 그 접점에서의 전기장의 방향을 가리킨다. -전기력선의 밀도는 전기장의 크기를 나타낸다. -도체 표면에서 수직으로 출입한다. -서로 교차하지 않는다. -양(+)전하에서 시작하여 음(-)전하에서 끝난다. -전위가 높은 점에서 낮은 점으로 향한다. -그 자신만으로는 폐곡선이 안된다. |
2) 전기장의 세기
① 전기장의 세기
② 전기력 : F=QE[N]
[3] 정전유도 (electrostatic induction) 맨위로
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① 정전유도 : 대전체를 도체 가까이 했을 때 도체에 전하가 나타나는 현상
② 도체에 유도된 양쪽의 전하량은 같으며 대전체가 멀어지면 도체는 유도되기전의 상태 중성상태로 돌아간다. |
[4] 정전차폐 (electrostatic shielding)
① 정전차폐 : 대전체를 접지된 금속으로 차단시켜 외부와 내부로부터 정전유도에
의한 영향을 서로 주지 않도록 한것.
② 전자기기등에서 외부 전기장의 영향을 방지하는데 이용.
[5] 정전용량 (electrostatic capacity) 맨위로
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① 그림에서 축적된 전하 Q = C ·V [C] ② C = 정전용량이라 하며 전극이 전하를 축적하는 능력의 정도를 나타냄 ③ 정전용량 단위 [F] (farad) ④ 정전용량을 크게하기 위한 조건 전극의 면적을 크게 간격은 좁게 절연물의 비 유전율 큰 것 사용 |
[6] 콘덴서 (condenser or capacitor)
① 정전용량을 이용하기 위하여 만들어진 전기소자
② 작용 : 충방전 작용으로 직류를 저지하고 교류를 잘 통과시킴
③ 종류 : 고정콘덴서 (콘덴서 용량이 정해진 상태로 생산된 것) 종이,마이카,세라믹등
반고정 콘덴서(드라이버 등으로 조정하여 사용)
가변콘덴서(손잡이가 달려있어 손으로 돌리면 정전용량이 변한다
주파수를 선택하는 곳에 사용 : 라디오 에어바리콘)
[7] 전위와 등전위면 맨위로
1) 전위
① 전위 : 임의의 점에서 전압의 값. 단위는 볼트(volt, [V])
② 전위차 : 임의의 두 점간의 전위의 차. 단위는 볼트(volt, [V])
2) 전위의 크기
① 전위의 크기 :
3) 평행 극판 사이의 전기장
① 전위의 기울기 : G=ΔV/Δl[V/m]
여기서, G : 전위의 기울기 [V/m], Δl : 거리의 변화 [m], ΔV : 전위차 [V]
② 전위의 기울기와 전기장의 세기 : 전위의 기울기 G[V/m] = 전기장의 세기 E[V/m]
③ 극판 바깥의 전기장 : 평면 전극 (+), (-) 양극에서 최대이고, 중앙에서는 최소이다.
④ 등전위면 : 전기장 중에서 전위가 같은 점을 모두 연결했을 때 나타나는 1개의 면.
-특징 : 전기력선과 직각으로 교차한다. 등전위면의 밀도가 높은 곳에서 전기장의 세기도 크다. 전기력선은 전하가 이동하는 방향을 가리키므로 전하는 등전위면에 직각으로 이동한다.
[8] 도체와 전기저항 맨위로
① 전도전자 : 전류가 흐르는 데 도움을 주는 자유전자.
② 이온 : 분자 또는 원자가 양전기 또는 음전기를 띤 상태.
③ 평균 자유 행정 : 금속 결정 내의 전자운동은 불규칙한 운동으로서, 운동하는 전자가 이온과 충돌하면 자신의 운동에너지를 상실함과 동시에 -E 방향으로 이동하게 되는데 이 충돌 사이의 평균거리를 가리킴.
④ 드리프트 속도 : 전기장의 영향하에 전자들이 이동하는 것. u=μE[m/s]
여기서, u : 드리프트 속도 [m/s], μ : 전자의 이동도 [m2/V·s], E : 전기장의 세기 [V/m]
⑤ 전류 밀도 : 1[m2]의 도체 단면적을 통과하는 전류의 크기. J=I/A[A/m2]
여기서, J : 전류밀도[A/m2], A : 도체 단면적[m2], I : 전류의 크기[A]
