[전기 이론] 전기, 자기

 전기의 근원이 무엇인지 현상을 탐구하는 것을 전자기학(Electromagnetism)이라고 하며 전기와 자기는 항상 상호작용을 하며 James Clerk Maxwell의 의하여 수학적으로 정리되었다.

 

 가장 먼저 전기장(Electric Field)은 전하로 인하여 전기력이 미치는 공간을 의미하는데 아래의 그림과 같이 +전기와 -전기 사이에 이처럼 전기적인 힘이 작용하는 공간이 있다. 이 전기력선이 촘촘하게 있을 수록 전기장의 세기가 세고 밀도가 낮은 곳은 전기장의 세기가 작다고 볼 수 있다.

전기장 / 출처 : 위키피디아

 

 전류 파트에서 언급했듯이 많은 물질들은 고유의 전자가 존재하는데 외부의 압력이나 마찰을 통하여 전자가 이동하여 전기적 성질을 띄는 대전현상이 존재한다. 그 예시로 풍선을 우리 머리카락에 비비면 중성상태였던 머리카락이 전자가 이동하게 되면서 빗은 -성질을 띠고, 머리카락을 +의 전기적 성질을 띠게 되어 전기장 안에서 같은 극끼리 잡아당기려는 인력이 작용하게 되어 머리카락과 풍선이 붙게 되는 것이다.

전기적 힘

 

 이 힘은 또한 클롱의 법칙을 통하여 두 전하 사이에 작용하는 힘의 크기를 구할 수 있으며, 힘의 크기는 두 전하의 크기에는 비례하고, 거리의 제곱에는 반비례한다.

두 전하 사이의 클롱의 법칙

 

 아래의 그림은 서로 다른 종류의 물질을 마찰이나 압력으로 접촉할 때 양의 전하로 대전되기 쉬운 물질의 서열을 나타내며 이를 대전열(Order of Electrification)이라 한다.

대전열 / 출처 : 정전기대응 기초지식 2020

 

 자기장(Magnetic Field)은 전기장과 마찬가지로 자기장의 힘이 미치는 공간을 의미하며 자석이나 전류가 흐르는 전선 주변에 자기력이 만들어지는 공간이다. 자기장은 N극와 S극으로 나뉘며 위에 설명한 전기적 힘처럼 같은 극끼리는 척력이 다른 극끼리는 인력이 발생하는 특징이 있다. 또한 자기력도 클롱의 법칙을 통하여 식으로 나타낼 수 있다.

두 자하 사이의 클롱의 법칙

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