차동우_아인슈타인에서우주론까지_2주차

간추린 전자기학

-힘:두 물체 사이의 상호작용

-기본힘:두 물체 사이의 상호작용인데, 각 물체가 가지고 있는 고유한 성질 때문에 접촉하지 않고도 작용하는 힘

-중력, 전기력, 강력, 약력

-중력(질량때문), 전기력(전하때문)은 멀리 떨어져 있어도 작용

-강력, 약력은 가까이 있어야 작용(원자핵(10^-15 m)안에서 작용하는 정도임)

-전기력이란 힘을 배우는 분야이다.

-양전하, 음전하 두 가지가 원자에 똑같은 양이 있을때가 많아서, 전기력은 인간이 인위적으로 만든 상황에서나 고려 대상이 된다. 조선시대에는 번개말곤 전기력 볼 일이 없음

-만유인력 F_g = -Gm1m2/r^2

-전기력 F_e = +1/(4pieps_0) * q1q2/r^2, eps_0:유전율(전기장이 생기는 공간에서 전기장으로 반응하는 정도를 나타냄, 진공, 물속, 등에 따라 다른 유전율 써야함)

-크기를 갖지 않는 점전하 사이의 공식이다.

-크기를 갖는다면 그리고 그 모양도 여러가지가 가능하다면, 이 전기력 공식만으론 풀기가 어려워진다. 새로운 물리량 필요

-전기장

-점전하 두개가 서로 떨어져있는데 하나가 다른 하나의 위치이동을 어떻게 알고 힘을 작용할까?(*)

-전하 1개(혹은 여러개가)만든 전기장이란 개념을 도입, 그 전기장에 놓인 전하는 전기장때문에 전기력을 받는다고 생각

-따라서 전기장은 원격힘(접촉하지 않았는데도 작용하는 힘)이란 개념을 설명하기 위해 도입한 것

-진짜 전기장이란게 있는지 없는지는 모른다. 사람이 도입한 개념이긴한데 원격힘을 잘 설명해줌(*질문)

-전기장은, 점전하, 전하량 q_0인걸 뒀을 때 그 점전하가 받는 힘 F_0, 그때 전기장은 E = F_0/q_0, 즉 단위전하가 받는 힘

-전기현상:전하가 전기장을 만들고 거기에 전하를 두면 전기력을 받는 현상

-중력장과 전기장은 독립이다.

-자기현상:자석이 자기장을 만든다.(좀 더 구체적으로는 움직이는 전하가 자기장을 만든다.) 그리고 거기에 자석을 두면 자기력을 받는 현상

-자기장:자성을 띈 물체가 힘을 받는 공간

-전기장:전하가 힘을 받는 공간

-중력장:질량이 가진 물체가 힘을 받는 공간

-전기장과 자기장은 독립인 줄 알았는데 아니더라.

-나침반은 항상 북쪽을 가리킨다. 왜냐하면 지구가 거대한 자석이기 때문

-나침반에 자석을 가져다대면 침의 방향이 바뀌었는데, 어느날 우연히 전깃줄을 떨어트렸더니 나침반의 침이 바뀌는 걸 보았다.(외르스테드, 덴마크인)

-이전까지는 자기현상과 전기현상이 독립인 줄 알았는데, 자기현상이 전기현상으로부터도 생기더라는 걸 발견함

-움직이는 전하가 자기장을 만들더라

-자기현상의 원인은 전하가 움직이냐 안움직이냐에 의해 생기는 걸 알게 됨(전류가 자기를 만든다.)

-전하가 움직이면 전기장, 자기장 모두 생긴다.

-기본적으로 원자1개의 주위 전자들은 움직여서 원자자체가 자기장을 만든다.

-자석이란 일정한 규칙으로 원자들을 배열해서 자성을 띄게한 것, 따라서 자석을 망치로 몇번때려서 전자들이 무질서하게 배열하게 만든다면 자석도 자성을 잃게 된다. 혹은 가열시켜주면 자성을 잃는다.

-전기력선:전기장을 보여주는 방법 중 1개(유사한게 중력선, 자기력선)

-전기력선(+전하1개, -전하1개가 만든)과 자기력선(막대자석1개)의 차이점은, +전하와 -전하사이의 전기력방향과 N극과 S극 사이의 자기력 방향이 반대이다.

-이해하기 쉬우려면, 원형 실린더 모양을 코일로 감아 만들어서 전류를 흐르게해서 얻은 자기력을 보면 된다.

-자기력선은 시작과 끝이 없고, 전기력선은 시작과 끝이 있다.

-자기쌍극자, 전기쌍극자라 한다.(양극이 있는 모형을)

-점전하 1개만으로 전기장을 생각할 수 있는데, 자기장은 그렇게 불가능하다.

-그래도 간단한 자기장 모형은 직선 전류가 흐르는 모형이다. 오른나사 법칙

-역학은 뉴턴이 다하고 전자기학은

-쿨롱법칙, 전기력의 방향과 크기

-가우스법칙

-쿨롱법칙을 포함한다.

-전기장에 대해 사용하면(폐곡면, 면적분), 닫힌곡면 속에 든 전하와 그 곡면에서의 전기장 사이의 관계로 바꾸어 표현함

-자기장에 대해 사용하면(페곡면, 면적분), 결과가 항상 0이다. 따라서 자기장은 N극과 S극을 분리할 수 없다는 결론을 얻는다.

-비오-사바르 법칙

-자기장에 대한 법칙

-자기장 = mu_0/(4pi) * i*1/r^2*(dl외적r),

-mu_0:투자율(자기장을 유발시키는 성질),

-dl:극소 전류(전기 이동),

-r:전기이동의 중심을 중점으로 봤을 때 자기장에서의 관심 위치벡터

-i:전류의 크기

-암페어법칙

-자기장에 대해 사용하면(폐곡선, 선적분), 닫힌곡선 속에 든 전류와 그 곡선에서의 자기장 사이의 관계로 바꾸어 표현함

-페러데이법칙, 전하가 움직이면 자기장을 만든다.는 것을 듣고 자석이 움직이면 전기장이 생긴다?는 소리

-발견하기가 힘든게, 전하가 움직이면 자기장 만든다는 것은 나침반같은 걸로 알 수 있는데, 자석이 움직이면 전기장 생기는걸 발견할 도구가 없었음

-임의의 폐회로에서 발생하는 유도 기전력의 크기는 폐회로를 통과하는 자기 선속의 변화율과 같다는 것을 의미한다.

-자기장에 대해 사용하면(폐곡선, 면적분) 그리고 그것의 변화율은 전기장에 대해 사용한 것(폐곡선, 선적분) 사이의 관계

-전자기파가 만들어질 수 있는 가능성을 제시해주는 법칙이다.

-페러데이가 알아낸 방법은

-전선으로 원모양을 만들어서(폐사이클)그 원안에 자석을 이동시켜 본다. 그리고 전선에 전류가 흐르는지 확인하기 위해 전류계를 달아 둔다.

-자석을 넣을때와 뺄 때 각각 다른 방향으로 전류가 검출되더라.

-따라서 자석이 움직이면 전기장이 생기는 걸 발견!

-맥스웰 방정식

-자기장에 대한 면적분, 전기장에 대한 면적분, 자기장에 대한 선적분, 전기장에 대한 선적분, 4개를 맥스웰 방정식이라 한다.

-상대성이론을 알고나면, 이 4개의 식이 1개의 식으로부터 얻을 수 있게된다.

-맥스웰은 4개의 방정식을 보고 전자기파의 존재를 예언했다.(전기장과 자기장이 모두 변화하여 나아가는 파동, 그냥 보고 예언한게 아니라 수학을 써서 4개의 방정식을 풀어서 예언함)

-태양이 지구에게 에너지 주는 것도 전자기파 형태임

-다음시간엔 빛=전자기파를 보이고 그러기위해선 빛은 파동으로서의 성질을 만족해야되는데 만족하지않는 부분을 살펴보고 그로인해 상대성이론의 배경을 이해한다.