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​ 전류(electric current) 대전된 (+)전하의 흐름으로 정의되는 물리량 전류의 본질은 전자의 흐름이다. 어떤 단면을 통과하는 전하의 시간 당 흐름률[그림 1] 평균전류 | Average Current ■ 의미: 단위 시간 Δt당 단면 A를 통과한 전하량 ΔQ 전하의 흐름률이 시간에 따라 변한다면, 순간 전류 I는 Δt가 0으로 근접할 때의 평균 전류의 극한으로 정의할 수 있다. ​ 순간전류 | Instantaneous Current $I=\frac{dQ}{dt}$I=dQdt​​ ■ 전류의 단위는 암페어(ampere)이고, 정의는 다음과 같다. ​ 1암페어의 전류란, 1쿨롱의 전하가 단면 A를 1초 동안 통과한 것과 같다. ​ 어떠한 지점을 t시간 동안 통과한 총 전하량 Q는 다음과 같이 계..

미국의 물리학자 밀리컨(Robert Millikan, 1868~1953)은 1909년부터 1913년까지 전자가 가지는 기본 전하량의 크기 e를 측정하는 실험(기름방울 실험, oil-drop experiment)을 수행하여 전자의 전하량이 양자화되었음을 증명했다. 그의 지도학생이었던 미국의 물리학자 하비 플레쳐(Harvey Fletcher, 1884-1981)는 자신의 사후 1년 뒤, 기름방울 실험에 대한 '비망록'을 남겼는데, (1)기름방울 실험은 사실 자신이 먼저 고안을 한 것이며, (2)밀리컨이 이 내용을 자신을 단독 저자 논문으로 게재하는 대신, 다른 논문을 단독 저자인 박사 논문으로 트레이드 했다고 전했다. 또한 수많은 실험 결과 중 자신에게 유리한 데이터만을 선별한 정황이 있다. 175개의 실험..

정전용량(capacitance): 전기용량, 커패시턴스, 유전물질(유전체)이 전하를 축적할 수 있는 능력 cf. 축전기(capacitor): 콘덴서, 전기회로 상 전기를 모으고, 방출하기 위해 사용하는 소자[그림 1] 전기회로에서 전기 에너지는 축전기가, 자기 에너지는 인덕터가 저장한다. 전기회로(electrical network): 회로(circuit), 전류가 흐를 수 있도록 전지, 도선, 스위치 등을 연결한 통로, 전류의 순환회로 소자(element): 전자 회로에서 구성요소가 되는 낱낱의 부품, 종류마다 독립된 고유기능을 가진다. e.g. 축전기, 저항기, 인덕터, 다이오드(diode; 저마늄과 실리콘으로 만들어져, 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 제어하는 반도체 소자), 트랜지스터(transis..

전위 복습[전자기학_10. 전위] 전위: EP, 전기장 내에 단위전하가 갖는 위치에너지, 스칼라량, 단위는 볼트[V]이다. 초기 위치에너지가 0일 때, 특정 지점에서의 전위는 V=U/q_0이다. 한편 두 점 사이의 전위차는 전위차(potential difference) 또는 전압(voltage)이라고도 부르는데, ΔV로 쓰며, 식은 다음과 같다. 단일 양전하가 만드는 전위와 퍼텐셜에너지 EP and Potential Energy due to a Point Charge 양전하 q가 만드는 전위를 구하기 위해, 전위차의 일반식인 두 점 사이의 전위차 식을 사용한다. 위의 식에서 A와 B는 임의의 두 지점으로, 이때 공간에서의 점전하에 의한 전기장 식은 아래를 따른다. 물리량 q: [그림 1]의 양(+)전하 ..

질량중심(center of mass): 질점계의 모든 질량이 모인 곳(위치) 부피를 갖는 물체의 운동 묘사는 복잡하므로, 이를 단순화 시키기 위해 도입한 관념적 존재 ⇒ 질량 중심은 상황에 따라 물체가 차지한 공간의 밖에 위치할 수도 있음 힘에 의한 시스템 전체의 움직임은 계의 '질량 중심'에만 알짜힘이 작용한 효과와 같다. 고전역학에서 전체 계(a whole body of the system)는 마치 알짜 외력이 질량 중심인 단일 입자(a single particle of the system)에만 작용한 것처럼 움직인다. ⇒ 역학에서 입자모형을 사용하는 본질적인 이유 계의 질량중심 위치는 계의 질량평균위치(average position of the system's mass)이다. ​ 「The cente..

선팽창 Linear Expansion 선팽창(linear expansion): 섭씨 100도씨 변화 내에서, 온도 변화가 그리 크지 않으면 ‘증가한 길이’는 늘어난 온도에 비례한다. 물리량 ΔT: 온도 변화량 ⇒ 섭씨 온도와 켈빈 온도의 온도차 간격은 모두 동일하기 때문에 어느 것을 써도 상관없다. L_0: 물체의 초기 길이(original length) ​ 선팽창 ■ 물리량 ΔL: 늘어난 길이 L_0: 초기 길이 α: 선팽창계수(coefficient of linear expansion) ⇒ 물질의 열팽창에 대한 성질(a material property that varies slightly with temperature)을 기술하는 계수로 물질마다 그 값이 다르다[표 1]. 선팽창계수의 단위는 [K^-1..

온도와 함께 변하는 물리량 열적 현상의 정량적 수치인 온도는 다음과 같이 정의한다. ​ 온도(temperature): 온도 눈금에 근거한 뜨거움 혹은 차가움의 척도(scale)[그림 1] 감각 정의: 인간이 뜨겁거나 차갑다고 느끼는 감각(sensation) 영역과 직접적으로 연관된 상대적 척도 상태 정의: 계와 환경이 서로 열평형을 이룬 '상태'에서의 척도값 에너지 정의: 물체를 구성하는 입자들의 미시적 활동의 종합적 영향을 나타낸 내부에너지(internal energy) 값 단위: 켈빈(K, SI 단위) 실생활 단위: 섭씨온도, 화씨온도 기호: T(Temperature) ​ 온도는 온도계를 이용하여 측정되며, 현재는 매우 다양한 도구[그림 2]가 활용되고 있다. 열적 현상은 온도의 변화를 반드시 수반하..

열역학의 탐구 대상 Topics of Thermodynamics 열역학(thermodynamics): 거시적 계(system)에서 발생하는 에너지, 열, 그리고 일을 다루는 물리학의 한 분야 어원: 그리스어 therme(열) + dynamics(동력, 변화) 열역학 분야가 정립됨에 따라, 이후에는 엔트로피(entropy)와 과정의 자발성(spontaneous process)까지 포함하기도 한다. 열역학의 탐구 대상: 열, 일, 에너지, 온도, 엔트로피, 물질의 물리적 성질(physical properties of matter) 등 열역학의 탐구 대상은 열역학 법칙(laws of thermodynamics)의 지배를 받으며, 이를 통해 양적인 표현(quantitative description)이 가능하다...

유체역학 Fluid Mechanics 유체역학(fluid mechanics): 액체, 기체, 플라즈마와 같은 유체의 운동 및 힘의 관계를 다루는 역학의 한 분야 cf. 강체역학 ​ 물질의 분류 물질의 종류를 구분[그림 1]하는 한 가지 방법으로 물질에 외력(external force)을 작용해 형태를 변화시키는 데 소요되는 시간을 측정하는 것이 있다. 강체(rigid body): 외력이 작용해도 부피나 밀도에 거의 변화가 없는 물질 ⇒ 일반적으로 고체(solid)는 강체로 분류된다. cf. 열기에 의해 녹아내리는 아스팔트 유체(fluid body): 약한 응집력(cohesiveness)과 용기 벽이 작용하는 힘에 의해 결합된 무질서한 분자들의 집합 ⇒ 일반적으로 액체와 기체가 유체로 분류된다. 유체역학에..

번개 Lightning 번개: 구름에 축전된 전하가 매우 짧은 시간 내에 대지로 흘러가는 현상, 구름-구름 간 또는 구름-지표면 간 공중 전기의 방전에 의해 일어난 불꽃 낙뢰(lightning strike): 대지방전, 구름-지표면 간에 발생한 번개로 현대 사회에서는 주로 건물 옥상의 피뢰침 또는 나무 등에 떨어진다. 1회 낙뢰의 물리량: 약 10억볼트 이상의 전압, 5만 암페어 전류, 낙뢰가 떨어진 곳의 순간 표면 온도는 최대 28,000도에 달함 ​ 형성과정 대기 이온화로 인한 전기장 형성 우주선(cosmic ray)과 방사성 붕괴는 대기 이온화의 주요한 요인이다. 뮤 중간자의 전자 붕괴, 감마선의 공기분자 이온화 등으로 인해, 대기는 이온화(ionization)[그림 1]된다. 구분된 양전하, 음전..