전자기파에 대해서

문서 내 토픽

1. 전자기파의 개요

19세기 중반까지 과학자들은 오로지 가시광선, 적외선, 자외선만을 전자기파로 인식했다. 하지만, James Clerk Maxwell은 빛이 전기장과 자기장의 진행파동임을 밝혔으며 그의 연구에 자극받은 Heinrich Hertz는 추가적인 연구 끝에 오늘날 라디오파(radio wave)로 불리는 파동을 발견했다. 이후 과학자들은 라디오파 외에도 X선, 감마선과 같은 다양한 파장을 갖는 빛 또한 전자기파의 범주에 들어갔으며 전자기파의 범주에 들어가는 모든 빛은 진공에서 모두 광속 c의 속도로 움직인다는 것을 알게 되었다.
2. 전자기파의 속력과 크기의 비

전자기파는 전기장과 자기장을 동시에 갖는 파동이다. 전자기파의 전기장(E`)과 자기장(B`)에 관한 식은 다음과 같다. E``=`E _{m} `sin(kx- omega `t)`ㆍㆍㆍi)##B``=`B _{m} `sin`(kx- omega `t)ㆍㆍㆍii)` 이때 E _{m}과 B _{m}은 각각 전기장과 자기장의 진폭이고 omega ,```k는 각각 각진동수와 각파동수이다. 또한 전자기파의 속력은 다음과 같이 나타낼 수 있다. c`=` {omega } over {k} `=` {1} over {sqrt {mu _{0} ` varepsilon _{0}}} ㆍㆍㆍiii) 이때 varepsilon _{0}은 유전율 상수로 8.85 TIMES 10 ^{-12} C ^{2} /Nㆍm ^{2}의 값을 갖는다. 그리고 전기장의 진폭과 자기장의 진폭의 비는 항상 일정하다. {E _{m}} over {B _{m} `} =`c``ㆍㆍㆍiv)`````(진폭의````비) iv)에서 보는 바와 같이 전기장과 자기장의 진폭의 비가 광속(c)으로 일정하므로 임의의 한 점에서 전기장의 크기와 자기장의 크기의 비도 항상 광속(c)으로 일정하다. {E} over {B} `=`c```ㆍㆍㆍv)```````(크기의`````비)
3. 유도전기장

전자기파가 [그림 2]에서 점 P를 통과하여 오른쪽으로 진행하면 점 P에 중심을 둔 직사각형을 통과하는 자기장( {vec{B}} `)은 사인 모양으로 변화하면서 직사각형의 네 변을 따라 전기장을 유도한다. 그림에서 자기장( {vec{B}} `)의 크기가 감소하므로 유도전기장의 크기는 직사각형의 왼쪽보다 오른쪽에서 더 크다. [그림 3]에서는 점선으로 그린 너비 dx, 높이 h의 직사각형은 [그림 1]에서 x축의 점 P의 xy평면 위에 고정되어 있다. 전자기파가 직사각형을 통과하여 오른쪽으로 움직이면 직사각형을 통과하는 자기 다발( PHI _{B} )이 변하며 Faraday의 법칙에 따라 유도전기장이 생긴다.
4. 유도자기장

전자기파가 직사각형을 통과할 때 전기 다발( PHI _{E} )이 변할 것이며 Maxwell의 유도 법칙에 따라 유도 자기장이 생길 것이다. 또한 이때 전기 다발( PHI _{E} )도 감소할 것이므로 전자기파가 직사각형을 통과하기 전과 통과한 후의 자기장의 세기는 달라질 것이다. [그림 3]을 통해 진폭의 비( {E _{m}} over {B _{m}} )를 구하기에 앞서 Maxwell의 유도 법칙을 적용하자. oint _{} ^{} {{vec{B}}} ㆍd {vec{s}} `=` mu _{0} ` varepsilon _{0} ` {d PHI _{E}} over {dt} ``ㆍㆍㆍi)

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1. 전자기파의 개요

전자기파는 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동하며 공간을 전파하는 파동입니다. 전자기파는 다양한 주파수 범위를 가지고 있으며, 이에 따라 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 전자기파는 전자기 스펙트럼이라고 불리는 주파수 범위로 구분되며, 이 범위에는 라디오파, 마이크로파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등이 포함됩니다. 전자기파는 전기장과 자기장이 서로 영향을 주고받으며 전파되는 특성을 가지고 있어, 이를 활용하여 다양한 기술이 발전해왔습니다. 예를 들어 전자기파를 이용한 통신, 방송, 레이더, 의료 진단 등 많은 분야에서 활용되고 있습니다. 전자기파의 개요와 특성에 대한 이해는 현대 과학기술 발전에 매우 중요한 기반이 되고 있습니다.
2. 전자기파의 속력과 크기의 비

전자기파의 속력과 크기의 비는 전자기파의 중요한 특성 중 하나입니다. 전자기파의 속력은 진공에서 약 3x10^8 m/s로 일정하며, 이는 빛의 속도와 동일합니다. 이러한 전자기파의 속력은 전기장과 자기장의 크기 비율에 의해 결정됩니다. 전기장의 크기와 자기장의 크기의 비율은 항상 일정한 값을 가지며, 이를 전자기파의 특성 임피던스라고 합니다. 이 특성 임피던스는 진공에서 약 377옴의 값을 가집니다. 이러한 전자기파의 속력과 크기의 비는 전자기파의 전파 특성을 이해하는 데 매우 중요한 개념입니다. 이를 통해 전자기파의 반사, 굴절, 간섭 등의 현상을 설명할 수 있으며, 다양한 전자기파 기술의 기반이 됩니다.
3. 유도전기장

유도전기장은 시변 자기장에 의해 유도되는 전기장을 의미합니다. 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 시변 자기장 속에 놓인 도체에는 자기장의 변화에 비례하는 유도기전력이 발생합니다. 이 유도기전력은 도체 내부에 유도전기장을 형성하게 됩니다. 유도전기장은 자기장의 변화에 따라 방향과 크기가 변화하며, 이를 통해 전자기 유도 현상이 발생합니다. 유도전기장은 변압기, 발전기, 전동기 등 다양한 전기 기기의 작동 원리에 활용되고 있습니다. 또한 전자기 유도 현상은 와전류 발생, 유도 가열 등 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 유도전기장에 대한 이해는 전자기 기술 발전의 핵심이 되고 있습니다.
4. 유도자기장

유도자기장은 시변 전기장에 의해 유도되는 자기장을 의미합니다. 전자기 유도 법칙에 따르면, 시변 전기장 속에 놓인 도체에는 전기장의 변화에 비례하는 유도기전력이 발생합니다. 이 유도기전력은 도체 내부에 유도전류를 발생시키며, 이 유도전류에 의해 유도자기장이 형성됩니다. 유도자기장은 전기장의 변화에 따라 방향과 크기가 변화하며, 이를 통해 전자기 유도 현상이 발생합니다. 유도자기장은 변압기, 전동기, 발전기 등 다양한 전기 기기의 작동 원리에 활용되고 있습니다. 또한 유도자기장은 와전류 발생, 유도 가열 등 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 유도자기장에 대한 이해는 전자기 기술 발전의 핵심이 되고 있습니다.

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