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​ 선적분(line integral): 곡선적분, 평면 위의 곡선을 따르는 함수의 적분 ​ 직선 위의 정적분을 곡선 위의 적분까지 일반화한 개념으로 물리학에서는 장의 종류에 따라 (1)스칼라장 선적분과 (2)벡터장 선적분으로 구분된다. 스칼라장 선적분: 밀도의 분포가 주어진 끈의 질량을 구하는 문제와 동일 벡터장 선적분: 어떤 주어진 벡터장에서 경로를 따라 운동하는 물체에 한 일을 구하는 문제와 동일 ​ 벡터장을 물체의 운동경로에 따라 선적분하면, 힘이 물체에 한 일을 구할 수 있는데, 이때 힘이 한 일이 출발점과 도착점의 위치에만 의존하고, 경로와는 무관하다면 그 힘을 '보존력'으로 분류할 수 있다. 그리고 이 보존력장의 원함수를 그 힘에 의한 퍼텐셜에너지로 정의한다. ​ 중력 하에 있는 질량 m의 물..

다변수 함수(multivariable functions): 둘 이상의 독립변수를 갖는 함수 다변수 실함수와 다변수 복소함수를 포함함 물리학에서 발견할 수 있는 대표적인 예는 기체의 압력을 들 수 있다. ⇒ 기체 압력(p)은 부피(V)와 온도(T)에 동시에 영향을 받는다. ​ 또한 기하에서 원통(실린더, cylinder)[그림 1]의 부피는 다변수 함수에 해당한다. 의미: 원통의 부피는 뚜껑의 반지름과 원통의 높이에 의존한다. 종속변수는 부피(V)이다. 독립변수는 원통의 반지름 r과 원통의 높이 h로 V(r, h)로 부피 식을 표현할 수 있다. ​ 원통의 부피는 두 개의 독립변수에 의해 결정되므로, 이변수 함수라고 한다. ​ 편미분 Partial Derivatives 미분적분학에서 편미분이란 둘 이상의 변..

유전체(dielectric): 축전기의 도체 판 사이에 있는 부도체 물질로, 가장 일반적인 축전기의 경우 절연물질인 마일라(Mylar: 강화 폴리에틸렌 필름)와 같은 얇은 플라스틱 종이[그림 1]가 평행판 사이에 채워져 있다. 마일라: 본래는 강화 폴리에틸렌의 브랜드 이름으로 폴리에스터 물질의 실제 이름은 BoPET(biaxially oriented polyethylene terephthalate)이다. 1950년대 중반 듀폰(DuPont) 사에서 발명되었다. 고형 유전체 고형 유전체를 사용함으로써 큰 금속 판막이 매우 작은 간격을 유지하면서도 서로 닿지 않는 기술적인 문제를 해결했다. 고형 유전체 내의 분극화는 [그림 2]와 같은 과정으로 진행된다. 두 도체판 사이의 전기장에 의해 유전체의 분자는 아래..

​ 축전기에 대한 기본적인 사항은 [전자기학_13. 정전용량(커패시턴스]에서 상세하게 설명되어 있으나 기본적인 사항은 아래와 같이 정리할 수 있다. 축전기(capacitor): 콘덴서, 커패시터, 전기회로 상에서 전기를 모으고, 방출하기 위해 사용하는 소자 축전기는 (1)두 개의 도체판과 (2)절연체(유전체, dielectric material)로 물리적 특성이 결정된다. 축전기에 모이는 전하량은 연결단자에 걸린 전압 ΔV에 비례하며, 충전 능력은 커패시턴스(capacitance)라고 부른다. 등가 전기용량 구하기 Calculating Equivalent Capacitance 등가 전기용량(equivalent capacitance): 두 개 이상의 축전기가 전기회로에 연결되었을 때 축전기의 전기용량은 회..

​ 기전력(electromotive force, emf): 전기적 현상을 일으키는 ‘전위차’ ⇒ 직류회로에서 전지의 전위차(기전력)는 (비교적) 일정하다. → 그러므로 회로에 흐르는 전류의 방향과 크기도 일정하다. 전자·전기회로에서 전지(battery, cell)는 기전력의 원천이다. 전지의 기전력은 ε로 표현하며 전지 양단에 공급할 수 있는 최대의 전압을 뜻한다. ​ 전지의 기전력 전지(battery): 건전지, 전지는 전기에너지를 전기화학적으로 저장한 에너지 변환 장치이다. 오늘날의 전지는 1800년 밀라노 공국 출신 이탈리아의 물리학자 알레산드로 볼타(Alessandro Volta, 1745-1827)가 발명한 볼타 전지를 기반으로 한다. 전지의 구성요소[그림 1] 전극(electrode): 산화·..

회로(circuit): 전기적 성질을 갖는 소자, 디바이스, 도선의 조합 [출처: 컴퓨터인터넷IT용어사전, "회로"] 전기회로(electric circuit): 전류가 흐르는 도선 길 전자회로(electronic circuit): 회로소자(다이오드, 트랜지스터 등)를 이용하여 각종 연산(증폭, 발진, 스위칭 등)을 수행하는 회로 회로도(circuit diagram): 전기회로의 연결방식과 소자들을 단순화시킨 그림표현 회로기호(circuit symbols)[그림 1]: 회로도에 소자들을 표현하기 위해 간략화한 기호 그림 회로의 여러가지 특징 전자회로의 소자들로 전지, 저항기 및 축적기 등을 가질 수 있다. ⇒ 형태에 따라 다른 물리량 크기를 가진다. 회로는 고립계의 에너지 보존의 법칙과 전하량 보존의 법칙..

응력(stress): 변형력, 물체가 어떤 방식으로 힘을 받느냐에 관한 정량적 물리량으로, 물체의 한 요소가 그 주위 요소로 부터 어떤 식으로 힘을 받는 지가 관심사임 기호로는 σ로 표기하며, (공학적) 단위는 kgf/mm^2 또는 kgf/cm^2이다. 만약 외력에 저항하는 내력이 단면에 균일하게 작용한다 가정할 때, 그 총합은 외력과 같으며, 이때의 단위면적 당 내력을 응력으로 정의한다. 응력은 하중을 가하는 방향에 따라 다양하게 분류된다. ⇒ 압축 응력, 인장 응력, 굽힘 응력, 전단 응력 등 하중이 가해지는 '상태'에 따라서도 분류된다. ⇒ 열응력 ​ 열응력 Thermal Stress 열응력(열변형력, 열적 변형력, 인장 변형력, thermal stress): [그림 1]과 같이 막대의 양 끝에 수..

초전도체(superconductor): 임계 온도 T_c 이하에서 저항이 0이 되는 금속 및 화합물 초전도 현상(superconductivity): 임계 온도 T_c 이하에서 저항이 0이 되는 현상, 초저온의 금속, 합금(alloy), 반도체, 유기화합물 등에서 전기저항이 사라진다. 1911년, 네덜란드의 물리학자 오네스(Heike Kamerlingh-Onnes, 1853~1926)가 수은으로부터 저항이 0이 근사하는 금속의 임계온도(critical temperature)를 발견했다. T_c가 약 4.2-4.15[K]인 온도에서 수은의 비저항 값이 4×10^-25[Ω·m]로 측정[그림 1]되었다. ⇒ 구리도선에 비해 값이 약 10^17배나 작다. 초전도의 특성을 지닌 전선에서 전류는 전원의 공급없이 계속..

회로 속 물체를 통과하여 흐르는 전류의 세기는 물체의 전기(회로) 저항에 의해 결정된다. 그리고 이 저항에 영향을 주는 요소는 크게 두 가지로 나뉜다. [출처: 네이버캐스트, "전기저항과 온도"] 전하를 운반하는 입자의 밀도 전하를 운반하는 입자의 유동성 ​ 전자나 이온, 정공과 같이 운반자의 입자 밀도가 클수록 전류가 잘 흐른다. ⇒ 회로 저항 식에 따라 저항은 반비례하게 나타난다. ​ 전하 유동성 전하를 운반하는 입자의 유동성을 제한하는 요소로는 (1)결정 구조와 (2)원자들의 진동운동, 그리고 (3)온도 등을 들 수 있다. 특히 온도의 경우, 금속과 같은 도체에서 온도가 올라가면 저항이 증가한다. ​ 온도에 따른 비저항 ​ ■ 의미: 100도씨 범위 내의 도체의 비저항 식은 온도에 따라 거의 선형으..

전류밀도와 전도도 Current Density and Conductivity [전자기학_15. 전류]에서 배운 전류밀도(current density)의 개념을 전도도로 확장할 수 있다. 전류밀도란, 단위 넓이 당 흐른 전류로 단위는 [A/m^2]이다. J=I/A 식은 전류밀도가 균일하고, 도선 단면의 넓이가 전류의 방향에 대해 수직한 경우에만 성립한다. ​ 전류밀도는 nqv_d로도 표현가능한데, 만약 전하 운반자의 평균적인 이동 방향을 설정하면, 유동속력을 유동속도(drift velocity)로도 고려할 수 있으며, 이는 (벡터 v_d)로 표현해 전류밀도를 벡터량으로 취급할 수 있다. ​​ 물리량 벡터 J: 벡터전류밀도 벡터 v: 유동속도 q: 입자 당 전하량 n: N/V, 부피 당 입자의 개수 ​ 만약..