2011년 10월 7일 금요일

전자기학에서의 에너지(energy in electromagnetics)


[경고] 아래 글을 읽지 않고 "전자기학 에너지"를 보면 바보로 느껴질 수 있습니다.
5. 인덕터
6. 전기장의 에너지
7. 자기장의 에너지


전기장의 에너지(electric energy)와 자기장의 에너지(magnetic energy)에서 이미 에너지 특성은 계산했지만 좀더 이해를 높이기 위해 전기(electricity)와 자기(magnetism)를 동시에 고려한 에너지(energy)를 구해보자.

                       (1)

여기서 qs는 움직이지 않는 전하(static electric charge), qm은 움직이는 전하(moving electric charge), Ve는 전기장(electric field)이 만드는 전압(voltage), Vm기전력(electromotive force)과 관련된 전압이다. 식 (1)에서 qs·dVm = 0이다. 왜냐하면 qs ≠ 0이면 전하(electric charge)가 공간 어딘가에 축적된 것이므로 전류(electric current)를 흘리지 않는다. 그래서, 전류가 흐르지 않으면 자속(magnetic flux)이 없고 자속이 없으면 기전력은 생기지 않는다.
그러면 전력(power) 정의에 의해 아래가 성립한다.

                       (2)

따라서, 전력을 제어하는 소자는 우리가 회로이론 시간에 배우는 저항(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor)가 된다. 혹은, 저항, 커패시터, 인덕터만으로 모든 전기와 자기 현상을 기술할 수 있다. (or 다른 소자를 정의할 필요는 없다.)

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