ㅠ.ㅠ
윈도우는 믿을게 못돼;;
작업하다가 날려 먹었어;;
다시 했어ㅠㅠ..
그래서. 그냥 했다;;
너무 어색한거 같오..
전자기 모델
과학에서 어떠한 주제에 접근하기 위해서는 귀납적, 연역적 두가지 방법이 있다. 귀납적 방법은 과거로부터 있었던 사실에 대해, 간단한 실험을 해서 법칙과 이론을 추론한다. 즉 귀납적 추론은 특정한 현상으로부터 일반적 명제를 얻어 내는 것이다. 연역적 접근은 반대로 이상적 모델에서 기초가 되는 개념을 가정한다. 그 가정은 자명하고, 특정한 이론이나 법칙을 끌어 낼수 있다. 실험의 관찰과 이치와 모델들의 예상값들과의 비교로 그 이치와 모델은 증명 될것이다. 이책에서는 연역적 추론이나, 자명한 이치를 주로 이용할 것 이다. 좀더 멋있고, 전자기 모델 공부에 좀더 명확한 길을 제시해줄것이기 때문이다.
이상적 모델은 현실에서의 현상과 관계가 있고, 물리적 현상을 설명할수 있어야 한다. 그렇지 않다면, 우리는 사고 수행을 하느라고 바쁠것이다. 예를 들어, 많은 수학적 관계로 어떠한 이론을 만들었다. 그러나 결과와 다르다면, 그 모델을 불필요 모델인것이다. 그 수학은 맞을지 몰라도, 그 모델의 가정 자체가 틀리거나, 암묵적 접근 자체가 정당하지 못한 것이다.
이상적 모델의 이론을 세우는대는 중요한 3가지 과정이 있다.
첫번째, 연구하려는 주제에대해 다양한 이론을 정의 해라.
두번째, 각각을 명명하라.
세번째, 몇가지 기초를 가정하라.
이 가정또는 법칙은 반드시 수치들을 통제하고, 번뜩이는 생각을 가진 경험이 많은 연구가의실험에 기초해야한다.
유사한 예로 이상적인 소스, 정확한 저항,코일, 콘덴서로 구성된 회로를 이용한 회로이론을 들수 있다. 이 경우 기본적인 것들은 전압(V), 전류(I), 저항 (R), 코일(L), 콘덴서(C) 들이다 다른 상태 변수,라플라스변환과 같은 대수학을 시행해서 ;기본 가정은 키르이 호프의 전압,전류 법칙이다. 이 간단한 모델에서 많은 관계와 수식들이 만들어 졌다. 그리고 정확한 결과가 측정될것이다. 이 모델의 가치와 정당성은 충분히 증명될것이다.
이방법과 마찬가지로, 전자기적이론도 적당한 적자기학적모델을 선택해서 만들수 있다. 이 장에서, 우리는 첫번째로 전자기학의 기초적인 다양한 것을 정의 할 것이다. 다음으로 백터 대수학, 백터 비적분학, 부분 이상평형과 같은 계산을 할것이다. 백터 대수학이나, 백터 미적분학은 챕터 2에서 다루도록하자, 부분 이상평형을 푸는 기술은 책 뒤에 소개되어 있다. 세번째로, 일정한 전자기영역, 안정된 마그네틱 필드, 전자기적영역각각에 대해서, 3,6,7장에서 기초적인 가정이 나올것이다.
우리들의 전자기적 모델은 두가지 영역으, 소스 부분과, 영역부분으로 분리된다. 전자기적 영역의 소스는 움직이거나 정지하고 있거나 상관없이 일정하다. 그러나 전자기적 필드의 변동,돌거나 필드의변동.은 촤지의 분포에 영향을 준다. 결론적으로 인과관계사이의분리는항상 다르지않다.
우리는 전하량을q(가끔은 Q)라고 표현할 것이다. 전하량은 물질의 기본부분이고 전자의 전하량 e의 +,- 값의 조합으로 나타낸다.
e=1.60*10^-19
C는 COULOMB의 생략형이다. 그것은 물리학자 찰리스 에이에서 유래되었다. 콜롬은 1785년 콜롬의 법칙을 발견한 사람이다. (콜롬의 법칙은 3장에서 다루도록하자) 1콜롬은 전자의 촤지에서 엄청큰 단위이다. 1/1.60*10^-19, 6.25백만게가모여야1콜롱이다. 사실 두1C,1M거리의힘은 서로에게 1백만 톤의힘이다. 다른 전하의 물리량은 첨부 B-2에 있다.
전하량 보존의 개념은 물리량 보존의 법칙과 비슷하다. 그것은 물리학에기초를두고있다. 전하량은보존된다. 그것은 만들어지지도, 소거되지도 않는다는것을 의미한다. 이것은 자연의 법칙이다. 다른 개념으로는 설명될수 없다. 이것에 대해서는 의문을 하지말아라.
전하량은 이동될수 있고, 전자장에 의해서 재배정될수 있다.폐곡선에서의 +,- 전하량의 총합은 변화가 없다. 전하량 보존의 개념은 어떤환경, 어떤때에도 만족한다. 그것은 수학적으로 공간평형으로 표현할수 있다. 이것은 5-4에서 이야기 하겠다. 전자기의 어떠한 수식도 전자장 보존의 법칙을 만족하지못하면,그것은 틀린것이다. 어떠한점에서 흐르는 전류의총합은 갔다는키르히호프의 전휴 법칙을상기해보자. 그것은 전하량 보존의 법칙이 틀림없을을 알려 준다. (전류법칙의 암묵적 합의는 촤지가 계속누적되지 않는다는 가정을 하고있다.)
우리가 많은 전하가 모인 전자기의 효과에 대해서 생각해보면, 현미경으로 봐서,전하량이 물리적인 관점에서 존재하던존재하지않던 중요하지 않다. 전자기학에서 거시과학 이나 거시이론으로 편균 밀도는 좋은 결과를 나타낸다. (기계에서도 밀도함수만만 정의 되어 있으면 같은결과가 도출될것이다.사실은 원자세계에서 각각분리된물질으로 부터 된것이 이것이다.)
우리는 부피 차지밀도를 피코라고 나타매고 다음과 같이 쓴다.
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델타 q는 매우 작은 부피델타V의 촤지의 총합이다. 델타v가얼마나 작을까? 피코를 나타 내기에 충분히 자다. 그러나 분리된 각 부분을 포함하기에는 적당히 크다. 예를 들어, 1마이크론의 6면체가 기본 요소일때부피는 10^-18m^3이다. 익럿은 10^11개의 원자를가지고있다. 공간 좌표 피코에서의 델타 V와 같이 저의된 부드러운 함수는 거시적으로 실행해본 결과와 거의 비슷할것이다.
표면 S나 선L의 요소도 가끔은 어떤물리적 상황에서 델타q로 나타내야할것이다. 이 경우 표면촤지덴시티 P_s또는 선 차지 p_l로 정의될것이다.
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몇가지 특별한상황을 제외하고는 차지 밀도는 점에서 점으로 변화한다. p,p_s,P_l 은 공간 좌표계에서 일반적으로 점함수이다.
전류는 시간에 따른 전하량의 변화로 나타내고 다음과 같다
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I는 시간 의존적이다. 전류의 기본 단위는 초당 콜롱(C/s)이고 암페어(A)와 같다. 전류는 한정된 영역을 흐른다.(예로 전도체의 한정교차지역);그러므로 그것은 점함수가 아니다. 전자기학에서 우리는 부피 전류 밀도라고 벡터 포인트함수를정의한다.(또는간단히 전류밀도라도 하겠다. J) , 이것은 일정 지역을 흐르는 전류의 합으로 측정될수 있다. 두꺼은 J는 방향은 전류의흐름 방향이고, 단위 면적당 흐르는 전류이다.(A/M^2) 우리는 I,J를5장에서 더 공부 하겠다. 매우 좋은 컨덕턴스를가지고, 고주파의 전류는 컨덕터의 안쪽보다는 표면에흐를것이다. 이런경우를 우리는 표면전류 J_S라고 정의한다. 그 단위는 (A/M)이고 미터당 암페어이며, 그방향은 전류의 흐름 방향이다.
전자기학에서 백터필드는 4개의 기본개념이 있다. 전기 영역 농도 E,전기 흐름 밀도(전기 이동) D,자기 흐름 B, 자기 밀도 H. 이 값들의 물리적 표현및 정의는 우리가 이 책을 공부할때 설명하겠다. 이번에는 다음만 잘 이해해두도록 하자. 전기 밀도 농도 E는 자유 공간의 정전기학에서만필요한 개념이다. (멈추어져 있는 전하의 효과). 그것은 실험 전하의 전기적힘에 의해 정의 되다. 전기이동백터 D는 물질에서 전기장을 이해하는데 매우 유용하다. 이것은 3장에서 배우겠다. 비슷하게 자기흐름 B은 자유 공간에서의 자기장학에서필요하다.(전기흐름의 영향).그리고 이것은 속도를주었을때 전하의 이동을일으키는 힘과 관관계가있다. 마그네틱 밀도 백터 H는 마그네틱물질의 마그네틱필드의 공부에필요하다. B,H의 정의및 표현은 6장에서다루자.
이 4가지개념과 단위는 테이블 1-1에있다.V/m은 미터당 볼트, T는 테슬러,또는 사각형당 볼트차이이다. 시간에 비 종속적일때(변함없고, 일정하고,움직이지않는경우),자기적요소 E,D와 마그네틱적요소 E,D는 B,H를유도한다. 이 4가지모두 점 함수이다. 이것들은 공간에서 모든점에 대해서 정의 되고, 일반적으로 공간 좌표게의 함수이다. 물질은 E,D와 B,H사이의 관계로 측정되다. 이관계를 물질의 구성관계라 정의되고 뒤에서다루겠다.
전자기장 모델에 근거해서 전하와 전류사이의관계를 이해하는 것이 전자기학을 배우는 목표이다. 영역과 파형(시간과 공간독립영역)은 이모델의 기본적인 개념이다. 기본적인 가정은 E,D,B,H 와 소스양에 두고 있다. 그리고 전자기적 현상의설명및 예측은 이 가정으로 부터우츄될것이다.