[기본] 전기장과 자기장 차이

전하: 전기를 가지고 있는 최소한의 단위, 단독으로 존재 가능, 단위 전하 1C의 전하는 $\frac{1}{\epsilon_0}$의 전기력선이 출입한다 

전기력: 접촉하지 않고 전기 힘이 작용 (+전하와 -전하 사이의 인력, +전하와 +전하 사이의 척력)

전기장: 전기력이 작용하는 공간 $E=\frac{F}{q}$ / 유전율: 전기력선이 잘 통하는 정도 $\epsilon_0=1/(36\pi \times 10^9)=8.854\cdot 10^{-12}$

$D=\epsilon_s \epsilon_0 E=\epsilon E$

전하에 의한 힘 (진공): 쿨롱의 법칙 $F=k\frac{q_1 q_2}{r^2}, \: 쿨롱상수 k=\frac{1}{4\pi \epsilon_0}=9\cdot 10^9$

$E=\frac{F}{q_2}=\frac{1}{4\pi \epsilon_0}\frac{q_1}{r^2}=9\times 10^9\frac{q_1}{r^2} [N/C=V/m]$

전하에 의한 가우스 법칙: 임의의 폐곡면 S 내의 q의 전하가 존재할 때 폐곡면에서 수직으로 나오는 전기력선의 수 $N=\frac{q}{\epsilon_0}=\int{E}ds$

체적 전하 밀도 $\rho_{\upsilon} \rightarrow \bigtriangledown \cdot E=\frac{\rho_{\upsilon}}{\epsilon_0}$

 

자하: 자석에 존재하게 되는 N, S극, 단독으로 하나의 극 존재 불가능, 자기력선의 수는 내부 자하량 m의 $\frac{1}{\mu_0}$ 배이다, 발산은 존재하지 않고 회전성분만이 존재함

자기력: 접촉하지 않고 자석의 힘이 작용

자기장: 자기력이 작용하는 공간 / 자속 $\phi$ (magnetic flux): 수직으로 통과하는 자기력선의 수

$B=\mu_s \mu_0 H=\mu H = \frac{\phi}{S}=\frac{m}{S}, \: S: area$

자하에 의한 힘 (진공): 쿨롱의 법칙 $F=k\frac{m_1 m_2}{r^2}, \: 쿨롱상수 k=\frac{1}{4\pi \mu_0}=6.33\cdot 10^4, \: 투자율 \mu_o=4 \pi \times 10^{-7}$

$H=\frac{F}{m_2}=\frac{1}{4\pi \mu_0}\frac{m_1}{r^2}=6.33\times 10^4\frac{m_1}{r^2} [A/m]$

자하에 의한 가우스 법칙: 임의의 폐곡면에서 자기력선의 수는 총 자하량을 진공의 투자율로 나눈 것고가 같다 $N=\frac{m}{\mu_0}=\int{H}ds$

 

움직이는 전하는 항상 자기장과 전기장을 모두 가지고 있으므로 서로 연관되어 있음 (전자기학)

자기장이 흐르면 전류가 발생한다. 전류가 그와 수직을 이루는 원형 자기력을 만들어내고, 자기력의 변화가 그와 수직을 이루는 원형 전류를 만들어낸다 -> Maxwell 전자기 작용 -> 전자기파의 속도 = 빛의 속도

물론 독립적으로 존재 가능 -> 전기장이 없어도 영구 자석에는 자기장이 존재함 / 자기장이 없어도 정전기의 형태로 전기장이 존재함