전자기장
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2. 역사
전자기 현상에 대한 연구는 기원전 600년경 고대 그리스의 철학자 탈레스가 호박에 동물의 털을 문질러 정전기를 발생시키는 실험을 설명하면서 시작되었다. 18세기에는 같은 종류의 전하를 띤 물체는 서로 밀어내고, 다른 종류의 전하를 띤 물체는 서로 끌어당기며, 이 힘의 세기는 거리의 제곱에 반비례한다는 것이 알려졌다. 마이클 패러데이 는 전하 사이에 작용하는 힘을 전기장 이라는 개념으로 설명했다. 전기장은 전하가 정지해 있을 때 생성되고, 전하가 움직여 전류를 생성할 때 자기장과 전기장이 함께 생성된다. 시간이 지나면서 전기장과 자기장은 더 큰 전체인 전자기장의 두 부분으로 보는 것이 더 낫다는 것을 깨닫게 되었다. 1820년 한스 크리스티안 외르스테드 는 전류가 흐르는 도선 주위에 자기장 이 발생한다는 것을 발견했고, [1] 1831년 마이클 패러데이 는 시간에 따라 변하는 자기장이 전류를 유도할 수 있다는 것을 알아냈다. 1861년 제임스 클러크 맥스웰 은 그 당시까지의 모든 전기 및 자기 현상에 대한 연구를 하나의 수학적 이론으로 종합하여 빛이 전자기파 임을 추론했다. 맥스웰의 이론은 물질의 원자 모델을 뒷받침하는 증거가 나타날 때까지 매우 성공적이었다. 1877년 헨드릭 로런츠 는 전자기 현상의 원자 모델을 제시했고, 1897년 J. J. 톰슨은 전자 를 발견했다. 로런츠 이론은 전자기장 내의 자유 전하에 대해서는 작동하지만, 원자와 분자 내의 속박 전하에 대한 에너지 스펙트럼을 예측하지 못한다. 그 문제는 양자 역학이 필요하며, 궁극적으로 양자 전기 역학 이론으로 이어진다. 전자기장에 대한 새로운 이해를 바탕으로 1800년대 후반에는 발전기와 모터와 같은 실용적인 응용이 등장하기 시작했다.
2. 1. 한국에서의 전자기학 발전
마이클 패러데이의 철가루 실험 결과 한국에서의 전자기학 발전은 고대부터 축적된 전자기 현상에 대한 이해를 바탕으로 이루어졌다. 기원전 600년경 탈레스는 호박과 동물의 털을 이용한 정전기 실험을 통해 전자기 현상을 처음으로 관찰했다. 18세기에는 같은 종류의 전하는 서로 밀어내고, 다른 종류의 전하는 서로 끌어당긴다는 사실과 이 힘의 세기가 거리의 제곱에 반비례한다는 사실이 밝혀졌다. 마이클 패러데이 는 전하 사이에 작용하는 힘을 전기장 이라는 개념으로 설명했다. 1820년 한스 크리스티안 외르스테드 는 전류가 흐르는 도선 주위에 자기장 이 발생한다는 것을 발견했고, 1831년 마이클 패러데이 는 시간에 따라 변하는 자기장이 전류를 유도할 수 있다는 것을 알아냈다. 1861년 제임스 클러크 맥스웰 은 전기와 자기 현상을 통합한 전자기 이론을 발표하고 빛이 전자기파 의 일종임을 밝혔다. 1877년 헨드릭 로런츠 는 전자기 현상의 원자 모델을 제시했고, 1897년 J. J. 톰슨은 전자 를 발견했다. 이후 양자 역학과 양자 전기 역학 이론이 발전하면서 전자기장에 대한 이해가 더욱 깊어졌다. 이러한 전자기장에 대한 이해를 바탕으로 1800년대 후반에는 발전기와 모터와 같은 실용적인 응용이 등장하기 시작했다.
3. 수학적 기술
전자기장은 3차원 벡터장 인 전기장 ('''E''')과 자기장 ('''B''')으로 표현된다. 이들은 공간과 시간의 함수로 나타낼 수 있으며, , 와 같이 표기한다. [2] 만약 전기장만 존재하고 시간에 따라 변하지 않으면 정전기장, 자기장만 존재하고 시간에 따라 변하지 않으면 정자기장이라고 한다. 그러나 둘 중 하나라도 시간에 따라 변하면 맥스웰 방정식 을 사용하여 두 장을 모두 결합된 전자기장으로 고려해야 한다. [2] 특수 상대성 이론의 등장으로 물리 법칙은 텐서 의 형식으로 표현되기 시작했다. 맥스웰 방정식도 텐서 형태로 쓸 수 있으며, 이는 물리학자들이 물리 법칙을 표현하는 더 우아한 방법으로 간주한다. [2] 전기장과 자기장의 거동은 맥스웰 방정식 으로 기술된다. 벡터장 형식에서 맥스웰 방정식은 다음과 같다. [2] ; 가우스 법칙 : \nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0} ; 자기장에 대한 가우스 법칙 : \nabla \cdot \mathbf{B} = 0 ; 패러데이 법칙 : \nabla \times \mathbf{E} = -\frac {\partial \mathbf{B}}{\partial t} ; 앙페르-맥스웰 법칙 : \nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0\varepsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} 여기서 \rho 는 전하 밀도, \varepsilon_0 는 진공 유전율, \mu_0 는 진공 투자율, 는 전류 밀도 벡터이다. 선형 물질 내부에서는 맥스웰 방정식이 변하며, 전자기장에 대해 더 복잡한 반응을 보이는 물질에서는 복소수 또는 텐서로 표현되기도 한다. [2] 로렌츠 힘 법칙은 전자기장과 대전된 물질의 상호 작용을 기술한다. [2]정전기학 과 정자기학 은 전하가 움직이지 않는 상황에서의 전자기 현상을 다룬다. 이 경우 맥스웰 방정식은 다음과 같이 단순화된다. [2]
\nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0} \nabla\times\mathbf{E} = 0, \nabla \cdot \mathbf{B} = 0 \nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J}. 특수 상대성 이론에 따르면, 전기장과 자기장은 관측자의 운동 상태에 따라 서로 변환된다. 즉, 한 관측자가 전기장만으로 설명하는 현상을 다른 관성 기준틀의 관측자는 전기장과 자기장의 조합으로 설명할 수 있다. 이를 장의 로렌츠 변환이라고 한다. [2]무한한 도체판 위에 놓인 양의 점 전하 의 전기장. 전기장은 공간에서 전기장의 방향을 따르는 선인 전기력선 으로 묘사된다. 좌표계 O에서 전기장 \mathbf{E} , 자기장(자속밀도) \mathbf{B} 가 존재할 때, x축 방향으로 속도 v로 운동하는 좌표계 O'에서는 다음과 같은 전자기장 \mathbf{E}' , \mathbf{B}' 로 관측된다. [2] :E'_x = E_x, \ \ E'_y = \frac{ E_y - v B_z }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } , \ \ E'_z = \frac{ E_z + v B_y }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } :B'_x = B_x, \ \ B'_y = \frac{ B_y + v c^{-2} E_z }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } , \ \ B'_z = \frac{ B_z - v c^{-2} E_y }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } 특히 v / c \ll 1 일 때, 다음과 같이 근사할 수 있다. :\mathbf{E}' = \mathbf{E} - \mathbf{B} \times \mathbf{v} , \ \mathbf{B}' = \mathbf{B} + \frac{ 1 }{ c^2 } \mathbf{E} \times \mathbf{v} \mathbf{E}^2 - c^2 \mathbf{B}^2 와 \mathbf{E} \cdot \mathbf{B} 는 로렌츠 불변량이다. 전기장과 자기장은 전자기 텐서라는 단일 반대칭 텐서로 통합적으로 다룰 수 있다. [2]
4. 전자기장의 성질
전자기장은 자체로 에너지와 운동량을 가진다. 에너지 밀도(u )와 운동량 밀도(\mathbf{p} )는 다음과 같이 주어진다. [3] [4] :u = \frac{ \varepsilon_0 }{ 2 } \mathbf{E}^2 + \frac{ 1 }{ 2 \mu_0 } \mathbf{B}^2 :\mathbf{p} = c^2 \mathbf{S} , \ \ \mathbf{S} = \frac{ 1 }{ \mu_0 } \mathbf{E} \times \mathbf{B} 여기서 \mathbf{S} 는 포인팅 벡터 이다. 에너지 보존 법칙은 다음 연속 방정식 으로 표현된다. :\frac{ \partial u }{ \partial t } + \nabla \cdot \mathbf{S} = 0 , \ \ \frac{ \partial \mathbf{p} }{ \partial t } + \nabla \cdot \sigma = 0 여기서 포인팅 벡터는 전자기장의 운동량 밀도와 에너지 유속 밀도를 나타내며, \sigma 는 맥스웰의 응력 텐서이다. [5] :\sigma_{i j} = \varepsilon_0 \left( - E_i E_j + \frac{ 1 }{ 2 } \delta_{i j} \mathbf{E}^2 \right) + \frac{ 1 }{ \mu_0 } \left( - B_i B_j + \frac{ 1 }{ 2 } \delta_{i j} \mathbf{B}^2 \right) 전하가 전하 밀도 ρ로 분포하는 경우와 전류가 전류 밀도 '''j'''로 분포하는 경우, 다음과 같은 에너지를 저장할 수 있다.
: U_e = \frac{1}{2} \int \rho(\mathbf{r}) \phi(\mathbf{r})d^3 r 또는 U_e = \frac{1}{8 \pi \varepsilon_0} \int \frac{\rho(\mathbf{r}) \rho(\mathbf{r}')}d^3 r d^3 r' : U_m = \frac{1}{2} \int \mathbf{j}(\mathbf{r}) \cdot \mathbf{A}(\mathbf{r})d^3 r 또는 U_m = \frac{\mu_0}{8 \pi} \int \frac{\mathbf{j}(\mathbf{r}) \cdot \mathbf{j}(\mathbf{r}')}d^3 r d^3 r' 이것들을 장소의 양으로 나타내면 다음과 같이 정리할 수 있다. : U_e = \frac{\varepsilon_0}{2} \int \mathbf{E}^2d^3 r : U_m = \frac{1}{2\mu_0} \int \mathbf{B}^2d^3 r 에너지 밀도 는 다음과 같이 정의되는 물리량이다. : u = \frac{1}{2}(\mathbf{E} \cdot \mathbf{D} + \mathbf{B} \cdot \mathbf{H}) :: = \frac{1}{2}\left(\varepsilon \mathbf{E}^2 + \frac{1}{\mu} \mathbf{B}^2 \right) 전자기장이 외부에 일을 하지 않는 경우, 에너지 밀도는 다음의 연속 방정식을 만족한다. :\frac{\partial u}{\partial t} + \mathrm{div}\mathbf{S} = 0 여기서, S는 포인팅 벡터이며, 전자기장 에너지의 흐름을 나타내고, 이 식은 전자기장의 에너지가 보존됨을 나타낸다.맥스웰 방정식 을 이용하면 파동 방정식 을 유도할 수 있는데, 이 방정식의 해는 전자기파 형태를 띤다. 전하나 전류가 없는 공간(자유 공간)에서 전기장과 자기장은 다음의 전자기파 방정식을 만족한다. : \left( \nabla^2 - { 1 \over {c}^2 } {\partial^2 \over \partial t^2} \right) \mathbf{E} \ \ = \ \ 0 : \left( \nabla^2 - { 1 \over {c}^2 } {\partial^2 \over \partial t^2} \right) \mathbf{B} \ \ = \ \ 0 제임스 클러크 맥스웰 은 앙페르의 법칙에 변위 전류 항을 추가하여 맥스웰 방정식을 완성함으로써 전기, 자기, 빛에 대한 물리적 이해를 통합했다. 가시광선은 전자기파의 전체 스펙트럼인 전자기 스펙트럼 의 일부일 뿐이다.z축과 평행하게 진행하는 선형 편광된 전자기 평면파는 자유 공간에서 전자기파 방정식의 가능한 해이다. 전기장('''E''')과 자기장('''B''')은 서로 수직이며 진행 방향에도 수직이다. 물리적으로 전류와 전하에 가까운 변화하는 전자기장("가까움"에 대한 정의는 근거리장과 원거리장 참조)은 변화하는 전기 쌍극자 또는 변화하는 자기 쌍극자 중 하나가 지배하는 쌍극자 특성을 갖는다. 이러한 유형의 쌍극자 장을 전자기 ''근거리장''이라고 한다. 변화하는 전기 쌍극자 장은 주로 유전가열의 원천으로 근거리장에서 상업적으로 사용된다. 또한, 전자기파(EMR)를 흡수하는 도체 주위와 더 먼 거리에서 전자기파를 생성하는 안테나 주위에 기생적으로 나타난다. 변화하는 자기 쌍극자 장(즉, 자기 근거리장)은 여러 종류의 자기 유도 장치에 상업적으로 사용된다. 여기에는 저주파의 모터와 전기 변압기, 그리고 고주파의 RFID 태그, 금속 탐지기 , MRI 스캐너 코일 등이 있다.
4. 1. 전기장과 자기장의 관계
물리적 효과가 전기장 때문인지 자기장 때문인지는 관측자에 따라 달라지는데, 특수 상대성 이론이 수학적으로 명확하게 설명한다. 예를 들어 전류가 흐르는 긴 직선 전선이 있고, 실험실이 정지해 있는 기준틀에서 전선은 정지해 있고 전기적으로 중성이라고 가정해 보자. 음전하를 띤 전자로 구성된 전류는 양전하를 띤 이온의 배경에 대해 움직이며, 양전하와 음전하의 밀도는 서로 상쇄되어 전선 근처의 시험 전하는 전선으로부터 전기력을 느끼지 않는다. 그러나 시험 전하가 전류와 평행하게 움직인다면 상황이 달라진다. 시험 전하의 정지 기준틀에서 전선의 양전하와 음전하는 다른 속도로 움직이므로, 양전하와 음전하 분포는 로렌츠 수축이 다르게 나타난다. 결과적으로 전선은 0이 아닌 순 전하 밀도를 가지며, 시험 전하는 0이 아닌 전기장을 경험하고 따라서 0이 아닌 힘을 받아야 한다. 실험실의 정지 기준틀에서는 시험 전하가 전선 쪽으로 끌려가거나 밀려나는 것을 설명할 전기장이 없다. 따라서 실험실 정지 기준틀의 관측자는 자기장이 존재해야 한다고 결론짓는다. [2] 일반적으로 한 관측자가 전기장만을 사용하여 설명하는 상황은 다른 관성 기준틀의 관측자는 전기장과 자기장의 조합을 사용하여 설명한다. 마찬가지로, 한 관측자가 자기장만을 사용하여 설명하는 현상은 상대적으로 움직이는 기준틀에서는 전기장과 자기장의 조합으로 설명된다. 서로 다른 기준틀에서 필요한 장을 관련짓는 규칙은 장의 로렌츠 변환이다. [2] 따라서 정전기학과 정자기학은 특정 기준틀이 선택되어 다른 유형의 장을 억제할 때 정적 전자기장에 대한 연구로 간주되며, 전기장과 자기장 모두를 가진 전자기장은 다른 기준틀에서 나타나므로 이러한 "더 간단한" 효과는 단순히 다른 측정 기준틀의 결과일 뿐이다. 두 장의 변화가 관측자의 운동을 변경하기만 해도 재현될 수 있다는 사실은 단 하나의 실제 장이 관여하며 단지 다르게 관측될 뿐이라는 추가적인 증거이다.패러데이 법칙 과 앙페르-맥스웰 법칙 은 전자기장의 매우 실용적인 특징을 보여준다. 패러데이 법칙은 대략 "루프 내부의 변화하는 자기장이 루프 주위에 전압을 생성한다"고 말할 수 있다. 이것은 발전기 의 원리이다. 앙페르 법칙은 대략 "루프 주위의 전류가 루프를 통과하는 자기장을 생성한다"고 말한다. 따라서 이 법칙은 자기장을 생성하고 전동기 를 작동하는 데 적용될 수 있다. 전기장과 자기장은 로렌츠 변환에 의해 서로 변환된다. 좌표계 O에서 전기장 \mathbf{E} , 자기장(자속밀도) \mathbf{B} 가 존재할 때, x축 방향으로 속도 v로 운동하는 좌표계 O'에서는 다음과 같은 전자기장 \mathbf{E}' , \mathbf{B}' 로 관측된다. [2] :E'_x = E_x, \ \ E'_y = \frac{ E_y - v B_z }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } , \ \ E'_z = \frac{ E_z + v B_y }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } :B'_x = B_x, \ \ B'_y = \frac{ B_y + v c^{-2} E_z }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } , \ \ B'_z = \frac{ B_z - v c^{-2} E_y }{ \sqrt{ 1 - v^2/c^2 } } 특히 v / c \ll 1 일 때, 이러한 등식은 다음 공식으로 귀착된다. :\mathbf{E}' = \mathbf{E} - \mathbf{B} \times \mathbf{v} , \ \ \mathbf{B}' = \mathbf{B} + \frac{ 1 }{ c^2 } \mathbf{E} \times \mathbf{v} 또한, \mathbf{E}^2 - c^2 \mathbf{B}^2 와 \mathbf{E} \cdot \mathbf{B} 라는 두 개의 스칼라량은 로렌츠 불변량이다. 전기장과 자기장은 전자기 텐서라는 단일 반대칭 텐서로 통합적으로 다룰 수 있다.
4. 2. 전자기장의 에너지
전자기장은 자체로 에너지 와 운동량 을 지니며, 그 밀도는 다음과 같이 주어진다. [3] [4]에너지 밀도: u = \frac{ \varepsilon_0 }{ 2 } \mathbf{E}^2 + \frac{ 1 }{ 2 \mu_0 } \mathbf{B}^2 운동량 밀도: \mathbf{p} = c^2 \mathbf{S} , \ \ \mathbf{S} = \frac{ 1 }{ \mu_0 } \mathbf{E} \times \mathbf{B} 여기서 \mathbf{S} 는 포인팅 벡터 이다. 전자기장의 에너지 보존 법칙은 다음과 같은 연속 방정식 으로 표현된다. :\frac{ \partial u }{ \partial t } + \nabla \cdot \mathbf{S} = 0 , \ \ \frac{ \partial \mathbf{p} }{ \partial t } + \nabla \cdot \sigma = 0 이 식에서 포인팅 벡터는 전자기장의 운동량 밀도와 에너지 유속 밀도를 나타낸다. 또한 \sigma 는 맥스웰의 응력 텐서이다. [5] :\sigma_{i j} = \varepsilon_0 \left( - E_i E_j + \frac{ 1 }{ 2 } \delta_{i j} \mathbf{E}^2 \right) + \frac{ 1 }{ \mu_0 } \left( - B_i B_j + \frac{ 1 }{ 2 } \delta_{i j} \mathbf{B}^2 \right) 전하 가 전하 밀도 ρ로 분포하는 경우와 전류 가 전류 밀도 '''j'''로 분포하는 경우, 다음과 같은 에너지를 저장할 수 있다. : U_e = \frac{1}{2} \int \rho(\mathbf{r}) \phi(\mathbf{r})d^3 r 또는 : U_e = \frac{1}{8 \pi \varepsilon_0} \int \frac{\rho(\mathbf{r}) \rho(\mathbf{r}')}d^3 r d^3 r' : U_m = \frac{1}{2} \int \mathbf{j}(\mathbf{r}) \cdot \mathbf{A}(\mathbf{r})d^3 r 또는 : U_m = \frac{\mu_0}{8 \pi} \int \frac{\mathbf{j}(\mathbf{r}) \cdot \mathbf{j}(\mathbf{r}')}d^3 r d^3 r' 이것들을 장소의 양으로 나타내면 다음과 같이 정리할 수 있다. : U_e = \frac{\varepsilon_0}{2} \int \mathbf{E}^2d^3 r : U_m = \frac{1}{2\mu_0} \int \mathbf{B}^2d^3 r 에너지 밀도 는 다음과 같이 정의되는 물리량 이다. : u = \frac{1}{2}(\mathbf{E} \cdot \mathbf{D} + \mathbf{B} \cdot \mathbf{H}) :: = \frac{1}{2}\left(\varepsilon \mathbf{E}^2 + \frac{1}{\mu} \mathbf{B}^2 \right) 전자기장이 외부에 일을 하지 않는 경우, 에너지 밀도는 다음의 연속 방정식 을 만족한다. :\frac{\partial u}{\partial t} + \mathrm{div}\mathbf{S} = 0 여기서, S는 포인팅 벡터 이며, 전자기장 에너지의 흐름을 나타내고, 이 식은 전자기장의 에너지가 보존됨을 나타낸다.
4. 3. 전자기장의 운동량
전자기장은 그 자체로 에너지 와 운동량 을 지닌다. 에너지 밀도 u 와 운동량 밀도 \mathbf{p} 는 다음 식으로 주어진다. [3] [4] :u = \frac{ \varepsilon_0 }{ 2 } \mathbf{E}^2 + \frac{ 1 }{ 2 \mu_0 } \mathbf{B}^2 :\mathbf{p} = c^2 \mathbf{S} , \ \ \mathbf{S} = \frac{ 1 }{ \mu_0 } \mathbf{E} \times \mathbf{B} 여기서 \mathbf{S} 는 포인팅 벡터 이다. 그 보존 법칙으로 다음과 같은 연속 방정식이 성립한다. :\frac{ \partial u }{ \partial t } + \nabla \cdot \mathbf{S} = 0 , \ \ \frac{ \partial \mathbf{p} }{ \partial t } + \nabla \cdot \sigma = 0 따라서 포인팅 벡터는 전자기장의 운동량 밀도를 나타내는 동시에 전자기장의 에너지 유속 밀도를 나타낸다. 또한 \sigma 는 맥스웰의 응력 텐서이다. [5] :\sigma_{i j} = \varepsilon_0 \left( - E_i E_j + \frac{ 1 }{ 2 } \delta_{i j} \mathbf{E}^2 \right) + \frac{ 1 }{ \mu_0 } \left( - B_i B_j + \frac{ 1 }{ 2 } \delta_{i j} \mathbf{B}^2 \right)
4. 4. 전자기파
맥스웰 방정식 을 이용하여 파동 방정식 을 유도할 수 있다. 이 방정식의 해는 전자기파 의 형태를 띤다. 전하나 전류가 없는 공간(즉, 자유 공간)에서 전기장과 자기장은 다음과 같은 전자기파 방정식을 만족한다. : \left( \nabla^2 - { 1 \over {c}^2 } {\partial^2 \over \partial t^2} \right) \mathbf{E} \ \ = \ \ 0 : \left( \nabla^2 - { 1 \over {c}^2 } {\partial^2 \over \partial t^2} \right) \mathbf{B} \ \ = \ \ 0 제임스 클러크 맥스웰 은 앙페르의 법칙에 변위 전류 항을 추가하여 맥스웰 방정식을 완성함으로써 이러한 관계를 처음으로 얻었다. 이는 전기, 자기, 빛에 대한 물리적 이해를 통합한 것으로, 가시광선은 전자기파의 전체 스펙트럼인 전자기 스펙트럼 의 일부에 불과하다.
4. 5. 근거리장과 원거리장
물리적으로 전류와 전하에 가까운 변화하는 전자기장("가까움"에 대한 정의는 근거리장과 원거리장 참조)은 변화하는 전기 쌍극자 또는 변화하는 자기 쌍극자 중 하나가 지배하는 쌍극자 특성을 갖게 된다. 전원 근처의 이러한 유형의 쌍극자 장을 전자기 ''근거리장''이라고 한다. 이러한 변화하는 전기 쌍극자 장은 주로 유전가열의 원천으로 근거리장으로 상업적으로 사용된다. 그렇지 않으면, 전자기파(EMR)를 흡수하는 도체 주위와 더 먼 거리에서 전자기파를 생성하는 것을 목적으로 하는 안테나 주위에 기생적으로 나타난다. 변화하는 자기 쌍극자 장(즉, 자기 근거리장)은 많은 유형의 자기 유도 장치에 상업적으로 사용된다. 여기에는 저주파의 모터와 전기 변압기, 그리고 고주파의 RFID 태그, 금속 탐지기 , MRI 스캐너 코일과 같은 장치가 포함된다.
5. 양자화된 전자기장
고전 전자기학 에서는 전자기장을 연속적인 물리량으로 취급하지만, 양자 역학에서는 전자기장이 양자화되어 있다. 전자기장의 양자화는 광자 (photon)라는 입자의 개념으로 설명된다. 광자는 전자기 상호작용을 매개하는 입자로, 에너지와 운동량을 가진다. 양자전기역학(QED)은 전자기장의 양자화된 이론으로, 전자기 상호작용을 매우 정밀하게 기술한다.
6. 전자기장과 건강
전자기장이 인체 건강에 미치는 영향은 주파수, 세기, 노출 시간에 따라 크게 달라진다. 저주파, 저강도, 단시간 노출은 일반적으로 안전한 것으로 간주된다. [1] 반면, 전자기 스펙트럼 의 다른 부분, 예를 들어 자외선 , 감마선 과 같은 방사선은 특정 상황에서 상당한 해를 끼치는 것으로 알려져 있다.
참조
[1]
웹사이트
電波防護指針
https://www.tele.sou[...]
総務省
2019-11-24
[2]
서적
場の古典論
東京図書
1978-10-30
[3]
서적
場の古典論
東京図書
1978-10-30
[4]
서적
Introduction to Electrodynamics
Pearson
[5]
문서
Griffiths ではマクスウェルの応力テンソルを反対の符号に定義しているが、ここではランダウ&リフシッツ「場の古典論」での定義に従った。
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