악동의 물리로그

이제 앞에서 정의한 전기용량이 실제로는 어떻게 계산되는지 한번 알아보자. 바꿔 말하면, 특정 상황에서 아래 식의 우변을 어떻게 바꿔 쓸 수 있는지 알아보자는 말이다. 물론 우리가 사용하는 모든 커패시터는 한 쌍의 도체로 이루어져 있지만, 대전된 하나의 도체도 전기용량을 갖긴 한다. 전하량과 전위차를 알 수 있으면 전기용량을 정의 할 수 있으니까. 이를 알아보기 위해 25.6장 에서 다뤘던 그림을 하나 가져오면, 이제 위 대전된 구형 도체와 같은 중심을 갖고, 크기는 같고 부호가 반대인 전하를 갖는, 반지름이 무한인 도체 껍질이 있다고 상상해봐도, 여전히 작은 도체 주변의 전기력선은 영향을 받는게 없으니, 우리는 무한의 반지름을 갖는 상상의 도체 껍질을 작은 도체와 쌍을 이루는 다른 하나의 도체로 여겨도 ..

이제 전기 회로 (electric circuits) 를 구성하는 가장 기본적이고 단순한 소자 세 가지를 알아보자. 26장에서는 그 첫번째로 커패시터 (capacitor, 캐패시터, 축전기, 콘덴서) 에 대한 이야기를 해보자. 커패시터는 “순간적으로 전하를 저장” 하는 방식으로 동작하는 소자이며, 불리는 이름이 많은만큼 아주 중요한 전자 소자 이다. 요즘은 MLCC (Multilayer Ceramic Capacitors) 의 형태로 많게는 수백층의 막을 쌓아 그 성능과 효율을 높인 형태로 제작되어 스마트폰이나 태블릿, 디스플레이에 사용된다. 위 그림과 같이 두 개의 도체가 조합되어 있으면 이미 커패시터의 역할을 할 수 있다. 뭐가 이래… 라고 생각 할 수 있지만, 수 백 층에 달하는 아주 복잡한 구조의 커..

우리는 24단원에서 도체가 대전되면 초과전하는 도체의 표면에만 존재한다는 등의 정전기적 평형상태의 도체의 성질에 대한 이야기를 했었다. https://physicslog.tistory.com/entry/075-24-04-%EC%A0%84%EC%9E%90%EA%B8%B0%ED%95%99-%EC%A0%95%EC%A0%84%EA%B8%B0-%ED%8F%89%ED%98%95-%EC%83%81%ED%83%9C%EC%9D%98-%EB%8F%84%EC%B2%B4-Conductors-in-Electrostatic-Equilibrium [075-24-04] 전자기학 : 정전기 평형 상태의 도체 - Conductors in Electrostatic Equilibrium 가우스 법칙에 대한 마지막 이야기로 정전기평형 상태에..

연속 전하 분포에 의한 전기장을 구할 때와 동일하게 전하가 분포되어 있는 대상을 잘게 쪼개고 쪼개진 각각의 덩어리가 형성하는 전위를 더하는 (적분하는) 과정을 통해 궁금한 위치의 전위를 계산 할 수 있다. 또는, 가우스 법칙이든 뭐든.. 아무튼 어떤식으로든 궁금한 위치에 형성되어 있는 전기장을 알고 있거나, 비교적 쉽게 전기장을 구할 수 있다면, 이를 이용해 전위를 구할 수도 있다. 그리고 교재에는 문제 풀이 전략 이라는 이름으로 한 페이지를 글로 빼곡히 채워놓고 있는데, 우리 모두가 알다시피 연습만이 살길이다. 전기장에서와 마찬가지로 아래 식의 피적분 함수에 해당하는 항들을 얼마나 잘 채우는지가 중요하다. 몇 가지 예제를 알아보자. 예제 25.4) 쌍극자(Dipole) 에 의해 A) 위치 P 에 형성되..

콤프턴 효과에 대한 아래 글의 마지막에 나온 방정식 - Compton shift Equation - 을 유도해보자. https://physicslog.tistory.com/entry/012-%EC%BD%A4%ED%94%84%ED%84%B4-%ED%9A%A8%EA%B3%BC-The-Compton-Effect [012] 콤프턴 효과 - The Compton Effect [012] 지금까지 다룬 현대물리 이론들을 시간순으로 되짚어보면, 1900년 흑체복사에 대한 플랑크의 양자개념 도입, 그 즈음 광전효과 연구 1905년 아인슈타인 특수상대론 1919년 아인슈타인 일반상 physicslog.tistory.com 양자역학 노트 옮기는 테스트 중 이라 직접 쓴 그림 파일로 대체. 끝.

https://physicslog.tistory.com/entry/077-25-01-%EC%A0%84%EC%9E%90%EA%B8%B0%ED%95%99-%EC%A0%84%EC%9C%84%EC%99%80-%EC%A0%84%EC%9C%84%EC%B0%A8-Electric-Potential-and-Potential-Difference [076-25-01] 전자기학 : 전위와 전위차 - Electric Potential and Potential Difference 이제 전위 (electric potential) 에 대한 이야기를 할 차례인데, 전기와 자기 얘기는 이해하기가 참 어려운 부분이라 앞서 글 처럼 손 그림 같은걸 좀 넣을 생각이다. 집사람한테 아이패드 프로를 선물 physicslog.tistory.com..

그림과 함께 시작. 이제 우리는 양전하 q 가 그 주변 공간에 전하 q 로부터 멀어지는 방향을 갖는 전기장을 형성한다는 것을 알고있다. 이번엔 원천전하 q 로부터 r 만큼 떨어진 위치의 전위가 어떻게 표현되는지 알아보자. 위 그림 A, B 두 지점의 전위차는 오른쪽의 적분을 직접 구해보기 위해 전하 q 에 의한 전기장을 대입하면, 여기서 우변의 두 벡터 r 과 ds 의 내적은 다음의 과정을 거쳐 dr 이 된다. 단위벡터 r 은 크기가 1 이니까 첫번째 등호가 성립하고, ds cos 세타 는 벡터 ds 의 r 방향 성분과 같은 의미니까 두 벡터의 내적은 dr 이 된다. 말은 좀 어려울 수 있지만 위 그림을 보면 금방 이해 될거다. 이제 우리는 전위차를 구하기 위한 적분의 피적분 함수를 완전히 스칼라로 쓸 ..

이전 글에서 다룬 전위와 전위차를 좀 더 잘 이해해보자. 그림 먼저. 위 그림의 (a) 는 균일한 전기장 속에 있는 양전하 q 를 (b) 는 중력장 속에 있는 질량 m 을 의미한다. * 양전하를 주인공으로 설정하면 이해가 쉬운데, 전기에 관한 대부분의 내용은 양전하를 중심으로 기술되어 있기 때문이다. * 전자기학에서 양, 음은 양수, 음수처럼 절대적인 것 보다는 반대의 성질을 갖는다고 이해하고 받아들이는게 훨씬 편하다. 실제로 그렇기도 하고. (a) 에서 A, B 두 지점간의 전위차는 아래의 과정으로 계산 할 수 있다. 전기장 벡터와 변위벡터 (ds) 의 방향이 같아서 아주 간단한 결과를 얻을 수 있고, 앞에 붙어있는마이너스 부호는 A 지점의 전위가 높다는 것을 의미한다. 또, 생각해보면 너무 자연스러운..

이제 전위 (electric potential) 에 대한 이야기를 할 차례인데, 전기와 자기 얘기는 이해하기가 참 어려운 부분이라 앞서 글 처럼 손 그림 같은걸 좀 넣을 생각이다. 집사람한테 아이패드 프로를 선물 받았기 때문에 손 그림을 넣는건 아니다. 그리고 이제부터 할 내용은 전압 전류 저항 같은 아주 익숙한 단어들을 포함하고 있는 만큼, 뭐랄까, 똑같이 어렵다. 근데 눈에 보이지도 않는 이 개념들을 가지고 우리 손에 들고 있는 스마트폰부터 엄청난 무게의 지하철까지 자유자재로 움직일 수 있는 세상을 살아가고 있다는건, 정말 문득문득 새삼스러울만큼 신기한 일이다. 질량이 있고, 질량 사이에는 끌어당기는 힘이 작용하고, 그 힘을 다루면서 중력장 에 대한 얘길 했고, 질량에 해 준 일의 개념에서 에너지를 ..

가우스 법칙에 대한 마지막 이야기로 정전기평형 상태에 있는 도체의 특징을 알아보자. 위 문장에서 어려운 단어라면, 정전기 평형 과 도체 일텐데, 좋은 도체는 물질을 구성하고 있는 원자에 구속되지 않아 물질 내부에서 이동이 자유로운 자유전자로 대표되는 전하를 갖는 물체 이다. 정전기 평형 상태는 도체 내부에 존재하는 전하의 순 운동 (net motion) 이 없는 상태 를 말하고, 그러니까 지금 우리가 알아볼려고 하는건, 도체 내부 자유전자의 순 운동이 없는 상태의 도체가 갖는 특징이 무엇인가 이다. 정전기 평형 상태의 도체가 갖는 특징 네 가지부터, 1. 도체의 속이 채워졌든 비었든 도체 내부의 전기장은 0 이다. 2. 절연된 상태의 도체가 대전되는 경우, 초과 전하는 도체의 표면에만 존재한다. 3. 대..