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오늘은 전계와 자계의 구분 및 특징을 주제로 여러분들에게 소개해 보려고 합니다.

혹시 전계나 자계에 대한 것을 듣거나 본적 있으신가요? 추상적으로 생각하면 전계는 전기적인 성질을 가진 것, 자계는 자기적인 성질을 가진 것이라고 생각하실 수 있는데요, 약간은 비슷하다고 볼 수 있습니다. 그렇다면 이제부터 정확하게 전계와 자계를 알아볼까요?


 


1.전계는 무엇일까?


일단 전기 용어사전에서 전계의 정의를 살펴보면,


대전체가 존재하는 공간 각 점의 전기적 상태를 나타내는 양을 말한다. 즉 공간의 각 점에 정지하는 단위전하에 작용하는 힘이라고 정의되며, 전계 E라는 장소에 놓여진 정지전하 e에 작용하는 힘은 eE가 된다. 그러므로 정전계에서는 정지 퍼텐셜을 φ라고 하면 E=-gradφ가 되어 쿨롱의 법칙에 따르는 힘의 계()가 된다. 또 전자계에서는 스칼라 퍼텐셜φ벡터 페텐셜 A에서 E=-gradφ-A/t로 유도된다. 전계의 세기MKS 단위 V/m로 나타낸다.

<출처: 네이버 백과사전 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=594589&cid=42340&categoryId=42340>





라는 것을 알 수 있습니다. 조금 어렵게 느껴지시죠?


쉽게 설명하면 전하를 띠는 물체(대전체)들은 인력이나 척력과 같은 힘(전기력)을 받는데, 이런 힘이 작용하는 공간을 전계(전기장)라고 부르는 것입니다.




예시를 들자면 두 대전체가 있을 때, 밀어내거다 잡아당기는 힘이 작용합니다. 이런 힘이 작용될 수 있는 공간을 전계라고 볼 수 있습니다.

 

전계의 특징을 살펴보자면 첫 번째는 +방향의 벡터에서 출발해 방향의 벡터로 끝난다는 것이 있습니다. 두 번째 특징은 공간상에 연속적으로 존재한다는 것에 있습니다. 3차원에 공 모양이나 풍선의 표면을 따라 전계가 존재한다고 한다면, 하나의 전기력선과 바로 옆의 전기력선은 따로 떨어져 있는 것이 아니라 연속적으로 이어져 있다는 의미입니다. 세 번째로는 전계에는 포텐셜이라는 일종의 위치에너지와 비슷한 개념의 용어가 있습니다. 전계에는 포텐셜이 가장 크게 변화하는 방향으로 일어나며, 포텐셜의 분포 역시 전기력선과 같이 연속적으로 나타나기 때문에 전계는 휘어지는 모양으로 발생합니다.

 


2.자계는 무엇일까



자계역 시 전계와 같이 전자 용어사전에서 정의를 살펴보면,


자극 주위나 전류가 흐르는 도선 주위에 생기는 자기력이 작용하는 공간. 자기장, 자장이라고도 한다. 자계 내에 있는 다른 자극과 그곳을 지나는 전류에 힘을 미치며, 반대로 자계 내에서 도체를 움직이면 도체 내에 기전력이 유발된다. 이와 같은 상호작용을 이용한 것에는 전동기나 발전기가 있다.

단위 양자하(陽磁荷)를 자계 내의 한 점에 놓았을 때 작용하는 자기력의 크기와 방향을 그 점에서의 자계의 세기로 정한다. 그 단위는 자하의 단위를 CGS 전자기 단위로 할 때 에르스텟(기호 Oe)을 사용한다. , 1CGS 전자기 단위 양자하에 1다인의 힘이 미치는 경우에 그 점의 자계의 세기를 1Oe이라 한다. 이 밖에 전류의 자기 작용에 의해 정해지는 암페어 횟수/미터(AT/m)라는 단위도 있다.

<출처: 네이버 백과사전 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=856648&cid=42346&categoryId=42346>



라는 것을 알 수 있습니다. 이 역시 어렵게 느껴지실 텐데, 쉽게 설명하자면 자석이나 전류, 또는 시간에 따라 변화하는 전계가 존재한다면 그 주위에는 자기력이 작용하는 공간이 만들어 집니다. 이런 자기력이 존재하는 공간을 자계(자기장)라고 부릅니다. 이 전계는 운동하는 전하에 영향을 미치며, 운동하는 전하는 전계를 발생시킬 수 있습니다.

 

예시를 들자면 두 개의 자석이 한 공간 안에 있을 때 자석 사이의 힘이 작용하는 공간을 볼 수 있습니다. 그 공간을 자계라고 부를 수 있습니다.

 

자계의 특징을 살펴보면 첫 번째로 +방향 벡터에서 방향 벡터로 이동하는 전계와 달리 전계는 자석에서 N극으로 나와 빙 돌아서 다시 S극으로 들어오고, 자석 내부에서 S극에서 N극의 방향으로 돌아갑니다. , 반드시 출발한 지점으로 자계가 되돌아옵니다. 두 번째 특징은 위에서 소개한 것 과 같이 자석이나 전류, 또는 시간에 따라 변화하는 전계가 존재한다면 그 주위에 자계가 생성된다는 것입니다.



이렇게 전계와 자계는 상호 연관적인 관계를 가지고 있지만 각자의 독립성도 띠고 있는데요, 이건 아래에 사진을 통해 보도록 합시다!


이렇게 전계와 자계의 구분 및 특징을 알아보았는데요, 앞으로 전계와 자계 이 2가지를 헷갈리지 마시고 정확하게 숙지하고 계시면 정말 좋을 것 같습니다. 감사합니다!




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