정자계의 기본 용어 정리 (전자기학)

 

 

 

정자계의 기본 용어 정리

 

1. 자계(Magnetic Field)

자계의 정의

자계는 자석, 전류가 흐르는 도체, 또는 자성체에서 발생하는 자기장을 의미합니다. 자계는 벡터 필드로 표현되며, 공간의 각 지점에서 자계의 방향과 세기를 나타냅니다.

 

자계의 표현

자계는 벡터 B로 나타내며, 자계의 크기는 테슬라(T)로 측정됩니다. 자계는 자기력선으로 시각화되며, 이들 선은 자계의 방향과 강도를 나타냅니다.

 

 

 

2. 자기력선(Magnetic Field Lines)

자기력선 정의

자기력선은 자계의 방향과 세기를 시각적으로 표현하는 선입니다. 자기력선은 자석의 북극에서 남극으로 향하며, 자계의 성질을 이해하는 데 도움을 줍니다.

자기력선의 성질

1. 연속성: 자기력선은 끊어지지 않고 연속적으로 형성됩니다.
2. 자기력선의 방향: 자기력선은 자석의 북극에서 남극으로 향합니다.
3. 밀도: 자기력선의 밀도가 자계의 강도를 나타냅니다.
4. 교차 금지: 자기력선은 서로 교차하지 않습니다.

 

 

3. 자속(Magnetic Flux)

자속의 정의

자속은 자계가 특정 면적을 통과하는 정도를 나타내는 양입니다. 자속은 자계의 강도와 면적의 곱으로 정의됩니다.

 

자속의 공식

자속 Φ는 다음과 같이 정의됩니다.

 

Φ = B ⋅ A

 

여기서

• B는 자계 벡터,
• A는 면적 벡터입니다.

자속의 단위는 웨버(Wb)입니다.

 

 

4. 자속 밀도(Magnetic Flux Density)

자속 밀도의 정의

자속 밀도는 단위 면적당 자속의 양을 나타내며, 자계의 강도를 설명합니다.

 

자속 밀도의 공식

자속 밀도 B는 자속 Φ와 면적 A의 비율로 정의됩니다.

자속 밀도의 단위는 테슬라(T)입니다.

 

 

 

5. 자하(Magnetic Potential)

자하의 정의

자하는 자계의 잠재적 에너지를 나타내며, 자기장 강도와 자계의 분포를 설명합니다.

 

자하의 공식

자하 Φm 는 다음과 같이 정의됩니다.

 

 

 

6. 투자율(Magnetic Permeability)

투자율의 정의

투자율은 자성체가 자계에 얼마나 잘 반응하는지를 나타내는 물리적 상수입니다.

 

투자율의 공식

투자율 μ는 자속 밀도 B와 자계 강도 H 사이의 관계를 나타내며, 다음과 같이 정의됩니다.

 

B = μ H

 

여기서

• μ는 투자율,
• H는 자계 강도입니다.

투자율의 단위는 헨리퍼미터(H/m)입니다.

 

 

7. 자성체(Magnetic Materials)

자성체의 정의

자성체는 자계에 반응하여 자성 특성을 보이는 물질입니다. 자성체는 자계의 분포와 물리적 응답을 이해하는 데 중요합니다.

 

자성체의 종류

1. 자기적 자성체: 자계에 의해 강하게 자화되는 물질. 예를 들어, 철, 니켈, 코발트 등이 있습니다.
2. 상자성체: 자계에 의해 약하게 자화되는 물질. 예를 들어, 알루미늄, 백금 등이 있습니다.
3. 반자성체: 자계에 의해 자화가 감소하는 물질. 예를 들어, 구리, 아연 등이 있습니다.

 

 

8. 자계 강도(Magnetic Field Strength)

자계 강도의 정의

자계 강도는 자계의 세기를 나타내며, 자계의 원인에 따라 결정됩니다. 자계 강도는 자계의 방향과 크기를 설명합니다.

 

자계 강도의 공식

자계 강도 H는 다음과 같이 정의됩니다.

자계 강도의 단위는 암페어턴(m)입니다.

 

 

 

9. 자기장(Magnetic Field)

자기장의 정의

자기장은 자계와 같은 의미로 사용되며, 공간의 각 지점에서 자계의 방향과 세기를 나타냅니다. 자기장은 자계가 물리적 공간에 미치는 영향을 설명합니다.

 

자기장의 수학적 표현

자기장 B는 벡터 필드로 표현되며, 자계의 세기와 방향을 나타냅니다.

 

 

 

10. 자기력(Magnetic Force)

자기력의 정의

자기력은 자계 내에서 자성체나 전류가 흐르는 도체에 작용하는 힘입니다. 자기력은 자계의 방향과 세기, 그리고 자성체의 특성에 따라 달라집니다.

 

자기력의 공식

자기력 F는 다음과 같이 정의됩니다:

F = q ( v × B )

여기서,

• q는 전하,
• v는 전하의 속도,
• B는 자속 밀도입니다.

 

 

 

11. 자기적 유도(Magnetic Induction)

자기적 유도의 정의

자기적 유도는 자계가 도체 내에서 유도 전류를 생성하는 현상입니다. 자계의 변화가 도체에 유도 전압을 생성합니다.

 

자기적 유도의 공식

자기적 유도는 다음과 같은 식으로 표현됩니다.

12. 자화(Magnetization)

자화의 정의

자화는 자성체가 자계에 의해 자화되는 정도를 나타냅니다. 자화는 자성체의 자성 특성을 설명하며, 자계에 대한 물질의 응답을 나타냅니다.

 

자화의 공식

자화 M는 자성체의 자속 밀도와 자계 강도 사이의 관계로 정의됩니다.

 

 

 

13. 자기쌍극자(Magnetic Dipole)

자기쌍극자의 정의

자기쌍극자는 자계 내에서 두 개의 극이 분리된 자성체를 의미합니다. 자기쌍극자는 자계가 두 개의 극 사이에서 형성되는 경우에 해당합니다.

 

자기쌍극자의 공식

자기쌍극자는 다음과 같은 식으로 표현됩니다.