전기기사 전기자기학

장은 크기와 방향을 함께 가진 양이라 벡터부터 시작한다. 발산 · 회전과 두 적분 정리(발산의 정리 · 스토크스의 정리)는 마지막 장에서 맥스웰 방정식의 적분형과 미분형을 오갈 때 다시 쓴다.

움직이지 않는 전하가 만드는 장이다. 쿨롱의 법칙에서 전계와 전위로 넘어가고, 대칭이 있으면 가우스 법칙 한 줄로 전계를 구한다. 푸아송 · 라플라스 방정식은 전하 분포 대신 경계의 전위를 알 때 쓰는 길이에요.

도체 안은 전계가 0 이고 표면 전체가 한 전위라는 조건 하나에서 전위계수 · 용량계수 · 정전에너지 · 도체 사이의 힘이 차례로 나온다.

절연물을 넣으면 ε₀ 자리에 ε = ε₀εr 가 들어간다. 전속밀도 D 는 자유 전하만으로 가우스 법칙을 쓰려고 들인 양이고, 정전용량 · 전계의 에너지 · 유전체 사이의 힘이 이 장에 모여 있어요.

첫 강인 전기영상법은 접지 도체 앞의 전하를 거울 위치의 영상 전하로 바꿔 푸는 정전계 기법이다. 나머지 세 강이 전류 밀도 J = σE 와 저항률 · 도전율을 다룬다.

전류가 만드는 장이다. 비오-사바르 법칙으로 전류 조각마다의 자계를 더하고, 대칭이 있으면 앙페르 법칙으로 한 번에 구한다. 자계 속 전류가 받는 힘 F = BIℓ sinθ 가 전동기의 출발점이다.

철심 안에서는 B = μH 이고 자속은 자기회로를 따라 돈다. F = NI = ΦRm 은 전기회로의 옴의 법칙과 같은 꼴이고, 인덕턴스 L = N²Rm 과 히스테리시스 손실이 여기서 나와요.

자속이 변하면 기전력이 생긴다(e = −NdΦdt). 상호유도 · 도체 운동에 의한 기전력 · 표피효과에, 맥스웰이 앙페르 법칙에 보탠 변위전류까지가 이 장이다.

변위전류를 넣은 맥스웰 방정식 네 개가 전자파를 만든다. 속도 v = 1√(με), 고유 임피던스 η = √(με), 에너지 흐름 S = E × H 를 보고, 하전입자의 운동과 방전으로 과목을 마친다.

평행판 정전용량 C = εAd 에서 ε = ε₀εr 의 εr 을 빠뜨린다. 동축 원통 식의 ln(ba) 는 자연로그다.

경계면에서 꺾이는 각은 sin 이 아니라 tan 의 비로 정해진다. 전계는 tanθ₁tanθ₂ = ε₁ε₂, 자계는 μ₁μ₂ 다.

경계에서 이어지는 성분을 바꿔 쓴다. 전계는 E 의 접선 성분과 D 의 법선 성분이, 자계는 H 의 접선 성분과 B 의 법선 성분이 같다.

자계의 세기 H 는 [A/m], 자속밀도 B 는 [T] = [Wb/m²] 다. 두 양은 B = μH 로 이어져요.

쿨롱의 법칙에 μC 와 cm 를 그대로 넣는다. C 와 m 로 바꾼 뒤에 넣어야 한다.

전위계수 [p] 는 전하에서 전위를, 용량계수 [q] 는 전위에서 전하를 구한다. 둘은 서로 역행렬이다.

플레밍 왼손 법칙은 힘을 구하는 전동기, 오른손 법칙은 기전력을 구하는 발전기다. 손가락 셋에 붙는 양도 달라서, 왼손은 엄지 F · 검지 B · 중지 I, 오른손은 엄지 v · 검지 B · 중지 e 예요.

압전기는 힘이 전압으로, 파이로전기는 열이 전압으로 바뀌는 현상이다.