전자기파 전자기력에 의해 생성되는 전기와 자기

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전기와 자기의 기본 원리

 

전기와 자기는 전자기력에 의해 생성되는 2가지 관련 현상입니다. 움직이는 전하는 자기장을 생성하고 자기장은 전하의 이동을 유도하여 전류를 생성합니다. 전자기파에서 전기장과 자기장의 서로 수직인 방향으로 진동합니다.

 

전기와 자기는 서로 구분되지만 상호 연결되어 있는 현상입니다. 이들은 주요 물리학 분야인 전자기학의 기초가 되며, 움직이는 전하에는 항상 자기장이 있지만 영구 자석과 같이 전류가 없는 자기장이 존재할 수 있습니다.

 

중력에 의해 나타나는 현상을 제외하고 일상생활에서 일어나는 거의 모든 현상이 전자기력에 의해 나타납니다. 원자 사이의 상호작용과 물질과 에너지 사이의 흐름을 담당합니다.

 

전자기파 모형 이미지

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전자기파(Electromagnetic waves)는 전기장과 자기장의 진동면이 서로 수직한 방향으로 진행하는 파동입니다. 파장의 길이에 따라 전자기파의 종류를 나열하면 감마선, 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 전파 순으로 나타낼 수 있습니다. 여기서 감마선의 파장이 제일 짧고 전파가 가장 긴 파장을 가집니다.

 

전자기파의 진행속도 즉, 광속은 진공에서 약 30만km/s 입니다.

 

 

1. 전기의 기본 원리

전기는 전하와 관련된 현상입니다. 전하는 전기 현상을 일으키는 물질의 물리적 성질로 기본 입자, 전자, 양성자, 이온 등에서 나타납니다. 성질을 살펴보면 양전하를 가진 양성자와 음전하를 가진 전자는 서로 끌어당기는 반면 같은 전하끼리는 서로 밀어냅니다.

 

우리 주변에서 볼 수 있는 전기는 번개, 배터리의 전류, 정전기 등이 있습니다. 전기의 단위는 일반적으로 전류의 암페어(A)와 전하의 쿨롱(C), 전압의 볼트(V), 저항의 옴(Ω), 전력의 와트(W)가 사용됩니다.

 

2. 자기의 기본 원리

자기는 전하의 이동에 의해 생성되는 물리적 현상입니다. 또한 자기장은 하전 입자의 이동을 유도하여 전류를 생성합니다. 전자기파(빛 등)에는 전기 및 자기 성분이 모두 있습니다. 파의 두 성분은 같은 방향으로 진행하지만 서로 직각(90도)을 이루고 있습니다.

 

전기와 같이 자기는 물체 사이에 인력과 반발을 일으킵니다. 전기는 양전하와 음전하를 기반으로 하지만, 알려진 자기 홀극은 없습니다. 모든 자성 입자나 물체는 N극과 S극을 가지고 있으며 방향은 지구 자기장의 방향을 기준으로 합니다. 자석의 같은 극은 서로 밀어내고, 반대 극은 서로 끌어당깁니다. 

잘 알려진 자기의 예로는 지구의 자기장에 대한 나침반 바늘의 반응, 막대자석의 인력과 반발, 전자석을 둘러싼 장 등이 있습니다. 그러나 이동하는 모든 전하에는 자기장이 있기 때문에 원자의 궤도 전자는 자기장을 생성합니다. 또한 하드 디스크와 스피커는 자기장에 따라 작동합니다. 자석의 주요 SI 단위에는 자속 밀도 테슬라(T), 자속 웨버(Wb), 자기장 강도 미터당 암페어(A/m) 및 인덕턴스 헨리(H)가 있습니다.

 

 

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