강의 소개 및 효과적인 전자기학 학습법

- 강의 진행 소개 - 벡터를 다루는 전자기학을 위한 좌표계 기초 - 효과적인 전자기학 학습법

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직각좌표계_좌표_위치벡터_물리량 벡터

- 직각좌표계: 좌표 표시와 의미 - 직각좌표계의 벡터(위치 벡터와 물리량 벡터) . 기본 구성 벡터{a1, a2, a3} . 위치 벡터(r) . 물리량 벡터 또는 벡터 물리량(F(r))

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직각좌표계_위치_물리량 벡터_벡터 연산

- 직각좌표계의 위치 벡터와 물리량 벡터 . 위치 벡터(r)의 크기와 방향 . 물리량 벡터(F(r))의 크기와 방향 직각좌표계의 벡터 연산 . A+B . A-B

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벡터 연산_A·B_AxB_계산_의미_응용

직각좌표계의 벡터 연산 - A·B: 계산법, 형상화, 의미, 전자기학 및 공학 응용 - AxB: 계산법, 형상화, 의미, 전자기학 및 공학 응용

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벡터의 스칼라 곱과 벡터 곱의 응용 & 원통좌표계

직각좌표계의 벡터 연산 응용 - A·B & AxB의 응용: A,B,C 세 벡터를 변으로 하는 육면체의 체적 원통좌표계 기초

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원통좌표계_기본구성벡터_구좌표계

원통좌표계 - 원통좌표계의 기본구성 벡터(basis vectors) - 원통좌표계 기본구성 벡터의 직각좌표계 변환 구좌표계 기초 - 위치 표시 - 기본구성 벡터

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구좌표계_기본구성벡터_작은 조각의 선,면,체적(입체)

구좌표계 - 구좌표계의 기본구성 벡터(basis vectors) - 구좌표계 기본구성 벡터의 직각좌표계 변환 직각/원통/구좌표계의 작은 조각의 선, 면, 체적(입체) 표현 - dl(r) [m] =dlat(r)=dl1a1(r)+dl2a2(r)+dl3a3(r) - dS(r) [m2]=dSan(r) )=dS1a1(r)+dS2a2(r)+dS3a3(r) - du(r) [m3] =(dl1a1(r)×dl2a2(r))·dl3a3(r)=dl1dl2dl3

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원통/구좌표계_작은 조각의 선,면,체적

직교좌표계의 기본구성벡터의 관계 원통좌표계의 작은 조각의 선, 면, 체적 표현 - dl(r) [m] =dlat(r)=dl1a1(r)+dl2a2(r)+dl3a3(r) - dS(r) [m2]=dSan(r) )=dS1a1(r)+dS2a2(r)+dS3a3(r) - du(r) [m3] =(dl1a1(r)×dl2a2(r))·dl3a3(r)=dl1dl2dl3 구좌표계의 작은 조각의 선, 면, 체적 표현

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구좌표계_작은조각의 선,면,체적_전기장 요약

구좌표계의 작은 조각의 선, 면, 체적 표현 - dl(r) [m] =dlat(r)=dl1a1(r)+dl2a2(r)+dl3a3(r) - dS(r) [m2]=dSan(r) )=dS1a1(r)+dS2a2(r)+dS3a3(r) - du(r) [m3] =(dl1a1(r)×dl2a2(r))·dl3a3(r)=dl1dl2dl3 2장: 정전기장 전제 개괄 및 요약 (Vector 전기장, 스칼라 전기장, 변환)

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쿨롱의 법칙_단일&다수 근원 점전하_단일 시험전하

2장: 정전기장 : 점전하들간의 정전기적 상호작용 Coulomb’s Law(Experimental) - 단일 근원 점전하(QS [C])에 의해 형성된 전기장에 의해 시험전하(Qt [C])에 작용하는 정전기적 힘 - 다수의 근원 점전하(,QS1,QS2,QS3,…..QSn [C])에 의해 형성된 전기장에 의해 시험전하(Qt [C])에 작용하는 정전기적 힘: 중첩의 원리

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분산 근원전하(선,면,체적)에 의한 정전기적 힘

정전기장 : 점전하들간의 정전기적 상호작용 Coulomb’s Law(Experimental) - 분산된 근원전하(dQs [C])에 의해 시험전하(Qt [C])에 작용하는 정전기적 힘: 중첩(적분)의 원리 - 선전하,면전하, 입체/체적전하 - 분포전하에 의해 형성된 전기장 내에서 시험전하에 작용하는 정전기적 힘을 구하는 문제를 푸는 효율적 방법

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쿨롱의 법칙_정전기적 힘과 전계강도

전하들 간의 정전기적 상호작용(힘: F(r) [N])과 근원전하에 의해 형성된 전기장의 방사방향 전계강도(E(r) [N/C]) 점전하 형태의 근원전하에 의해 형성된 전기장의 전계강도 분산된 근원전하(dQS [C])에 의해 형성된 전기장의 전계강도(dE(r)) : 중첩(적분)의 원리 . 선전하:rldl’, . 면전하: rSdS’, . 입체/체적전하: rudu’

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전계강도_분산전하_무한 선전하에 의해 형성된 전기장의 전계강도

전하들 간의 정전기적 상호작용(힘: F(r) [N])과 근원전하에 의해 형성된 전기장의 방사방향 전계강도(E(r) [N/C]) - 분산된 근원전하(dQS [C])에 의해 형성된 전기장의 전계강도(dE(r)) : 중첩(적분)의 원리 . 분산 분포된 근원에 의해 형성된 전기장의 전계강도를 구하는 방법 예1) z-축의 무한 선전하:rldl’,에 의해 형성된 전기장의 전계강도

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xy-평면의 무한 면전하에 의한 전기장의 전계강도

전하들 간의 정전기적 상호작용(힘: F(r) [N])과 근원전하에 의해 형성된 전기장의 방사방향 전계강도(E(r) [N/C]) . 분산된 근원전하(dQS [C])에 의해 형성된 전기장의 전계강도(dE(r)) : 중첩(적분)의 원리 . 분산 분포된 근원에 의해 형성된 전기장의 전계강도를 구하는 방법 예2) xy-평면의 무한 면전하:rSdS’,에 의해 형성된 전기장의 전계강도 . 근원전하 조각에 의한 방사방향 전계강도의 성분과 대칭성 . 근원전하밀도와 전계강도 변화 . z-축 위치와 전계당도 변화 . 무한 면전하에 의한 전계강도(위치에 무관하게 일정한 전계강도 형성) . 무한 면전하에 의한 전계형성의 응용

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전속_등가전하밀도_가우스 법칙과 전기장 해석

근원전하량과 등가전하량(전속), 등가전하밀도(전속밀도) - 근원전하에 의해 형성된 전기장의 등가전하량(ye [C]) - 근원전하에 의해 형성된 전기장의 등가전하밀도(D(r) [C/m2]) - 등가전하밀도(D(r) [C/m2])와 전계강도 (E(r) [V/m]) 의 관계 - 전기장의 가우스 법칙(Gauss’s law) . 등가전하밀도와 근원전하량의 관계 . 용도: 대칭구조 전기장의 해석에 편리하게 사용: D(r)E(r)F(r)V(r) & Ep(r) - 가우스 법칙을 적용하여 전기장을 해석하는 방법 - 전기장의 가우스 법칙의 응용 예: 원점의 근원 점전하에 의한 전기장 해석

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가우스 법칙 응용 예2_무한 선전하_3)무한 면전하에 의한 전기장

대칭구조 전기장 해석을 위한 가우스 법칙(Gauss’s law)과 응용 . 등가전하밀도와 근원전하량의 관계 . D(r); E(r), F(r), V(r) , Ep(r) - 전기장의 가우스 법칙의 응용 예: . z-축의 무한 선전하에 의한 전기장의 등가전하밀도, 전계강도, 정전기적 힘 . xy-평면의 무한 면전하에 의한 전기장의 등가전하밀도, 전계강도, 정전기적 힘

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벡터 물리량의 발산량, 발산량 정리, 등가전하밀도의 발산량과 포아송 방정식

벡터 물리량의 발산량, 발산량 정리, 포아송 방정식 - 벡터 물리량의 발산량(Divergence of D(r)) . 발산량의 정의 . 직각좌표계의 벡터 물리량에 대한 발산량 계산 식 . 발산량의 정리(Divergence theorem) . 전기장의 등가전하밀도와 발산량: 의미와 응용 - 전기장의 등가전하밀도와 발산량: 포아송 방정식(Poisson Equation) . 전기장의 등가전하밀도에 대한 가우스 법칙과 발산량의 정리 . 전기장의 적분형 가우스 법칙과 미분형 포아송 방정식 . 포아송 방정식: 의미와 전기장 응용

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포아송방정식의 응용 예_3장 스칼라 전기장(1)

벡터 전기장_포아송 방정식과 응용 - 전기장의 등가전하밀도와 발산량 : 포아송 방정식 - 포아송 방정식의 전기장 해석 응용 : pn diode 해석 응용 3장: 스칼라 전기장_정전기적 에너지/일과 전위 - 벡터 전기장과 스칼라 전기장의 비교 - 스칼라 전기장: 정전기적 에너지/일과 전위(1)

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스칼라 전기장(2)_일과 전위_전위차_절대전위

스칼라 전기장_정전기적 에너지/일과 전위 - 벡터 전기장과 스칼라 전기장의 비교 - 스칼라 전기장: 정전기적 에너지/일과 전위 - 전기장 내에서 시험전하를 옮기는 데 필요한 에너지(WE,BA [J]) - 정전기적 일(WE,BA [J])과 전위차(VBA [V]) - 전위차(VBA [V])와 절대 전위(V(r) [V]) - 근원전하에 의해 형성된 전기장의 절대 전위 . 점전하에 의해 형성된 전기장의 전위 . 다수 점전하에 의해 형성된 전기장의 전위 . 분산 분포 전하에 의해 형성된 전기장의 전위

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스칼라 전기장(3)_전위와 전계강도 상호 변환_전위 계산 예

스칼라 전기장_정전기적 에너지/일과 전위 - 근원전하에 의해 형성된 동일한 전기장을 나타내는 벡터 전계강도(E(r))와 스칼라 전위(V(r))의 관계 - 변화율(기울기) 연산자: 직각/원통/구좌표계 - 근원전하에 의해 형성된 동일한 전기장을 나타내는 벡터 전계강도(E(r))와 스칼라 전위(V(r))의 상호 변환 - 근원전하에 의한 전기장의 스칼라 전위 분포(V(r)) 계산 예 예1) 원점의 점전하에 의해 형성된 전기장의 전위와 정전기적 에너지 예2) z-축의 무한 선전하에 의해 형성된 전기장의 전위와 정전기적 에너지

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무한 면전하에 의한 전위_정전기적 에너지_에너지밀도

스칼라 전기장_정전기적 에너지/일과 전위 - 근원전하에 의해 형성된 동일한 전기장을 나타내는 - 근원전하에 의해 형성된 전기장의 스칼라 전위 분포(V(r)) 계산 예 예3) xy-평면의 무한 면전하에 의해 형성된 전기장의 전위 - 근원전하에 의해 형성된 전기장의 정전기적 에너지와 에너지밀도 . 3개의 점전하에 의해 형성된 전기장의 정전기적 에너지 WE,123 & WE,321, WE=(WE,123+WE,321)/2 . 다수 점전하에 의해 형성된 전기장의 정전기적 에너지 : WE [J] WE,123 & WE,321, WE=(WE,123+WE,321)/2 . 분산되어 분포하는 전하에 의해 형성된 전기장의 정전기적 에너지: WE [J]? 에너지 밀도: dWE [J/m3]?

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전기적 에너지_에너지밀도_전기장 내의 이동전하와 전류 형성

스칼라 전기장_정전기적 에너지/일과 전위 - 근원전하에 의해 형성된 전기장의 정전기적 에너지와 에너지밀도 . 분산되어 분포하는 전하에 의해 형성된 전기장의 . 정전기적 에너지: WE [J], 관측점의 부분적 정전기적 에너지: dWE [J] ? . 에너지 밀도: dWE [J/m3]와 전계강도의 관계? 4장: 전기장 내의 이동전하와 전류 형성 - 전기장 내의 이동전하와 이동 . 전계에 의한 이동: 드리프트 . 이동속도 vs. 전계강도 & 이동도 . 전도전류(드리프트 전류) vs. 전계강도 : 전기전도도와 microscopic Ohm’s law

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전기전도도와 전자재료 구분_연속방정식과 응용_도체 특성

전기장 내의 이동전하와 전류 형성 & 연속방정식 - 전기전도도에 의한 전자재료의 구분 . 도체, 부도체, 반도체 - 전자재료에 주입된 이동전하와 연속방정식 . 전하밀도의 시간에 따른 변화 . 전하밀도의 공간적 분포 - 연속방정식의 응용: 전자재료에 주입된 전하밀도의 시간에 따른 변화 . 전하이완시간과 전기전도도 . 전기전도도가 우수한 도체에 주입된 이동전하 . 주입된 전하는 도체 표면으로 이동하여 균일한 농도로 분포 . 도체의 특성: 등전위면 형성, 내부 전계=0

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도체와 유전체 경계면의 전기장에 대한 경계조건_유전체와 전자재료 개요

전기장 내의 이동전하와 전류 형성 & 연속방정식 - 도체의 특성을 이용한 도체/유전체(전자재료) 경계면의 전기장 경계조건 . 도체 내의 전계강도와 등가전하밀도: E|도체=0 [V/m], D|도체=0 [C/m2], 도체 표면: 균일한 전하밀도 & 등전위면 . 도체/유전체 경계면(계면전하밀도=rs [C/m2])의 경계조건 . 접선방향 성분에 대한 전기장 경계조건: Et, Dt ? 폐경로의 전위차=0 ; 접선방향 성분의 전계강도: Et=0 [V/m], 등가전하밀도: Dt=0 [C/m2] . 법선방향 성분에 대한 전기장 경계조건: Dn, En ? 폐곡면의 등가전하밀도에 대한 가우스 법칙: ; 법선방향 성분의 등가전하밀도: Dn=rs [C/m2] 5장: 전기장의 영향을 받도 전달하며 전자부품을 구성하는 전자재료 : 전하쌍극자, 유전체, 정전용량 - 전하쌍극자(Electric Dipole)와 유전체(Dielectric Material)의 개요

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전기장 내의 전하쌍극자_힘_회전력_쌍극자 모멘트_전하쌍극자

1. 개요: 전하쌍극자(Electric Dipole)와 유전체(Dielectric Material) 2. 전기장 내의 전하쌍극자 . 전하쌍극자의 특성을 나타내는 지표: 전하쌍극자 모멘트 : p=Qd [Cm] . 전하쌍극자에 작용하는 정전기적 힘 : Fedp(r) [N] . 전하쌍극자에 작용하는 정전기적 회전력 : Tedp [Nm] 3. 전하쌍극자에 의해 형성되는 전기장 . 전하쌍극자에 의해 형성된 전기장의 스칼라 전위분포: Vedp(r) [V] . 전하쌍극자에 의해 형성된 전기장의 벡터 전계강도 분포: Eedp(r) [V/m]

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전계에 의한 유전체의 분극과 유전상수_강유전체의 분극이력 특성

4. 전기장에 의한 유전체의 분극과 유전상수 . 유전체=전하쌍극자들의 집합체 . 전계에 의한 유전체의 분극과 분극 벡터, 전계감응도 . 유전체 내의 전계강도 . 유전체의 분극을 고려한 상대적 유전률과 유전상수 5. 강유전체의 분극 이력 특성(Hysteresis Curve) 6. 유전체 경계면의 전기장에 대한 경계조건_개요

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유전체 경계면의 경계조건_Capacitor_Capacitance

6. 유전체 경계면의 전기장에 대한 경계조건 . 접선방향 전계강도 E1t=E2t [V/m] . 법선(수직)방향 등가전하밀도: D1n-D2n=rs [C/m2] 7. 캐패시터(Capacitor:축전기)와 정전용량(Capacitance) . Capacitor ? . What and Why Capacitance ? . Capacitor의 Capacitance 문제를 푸는 두가지 접근법 - Set Vo [V] ; E [V/m] ; D [C/m2] ; Qo [C] ; C=Qo/Vo [F] - Set Qo [C] ; D [C/m2] ; E [V/m] ; Vo [V] ; C=Qo/Vo [F]

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Capacitor_Parallel Plate Capacitor_Stacked Capacitor

7. 캐패시터(Capacitor:축전기)와 정전용량(Capacitance) . Capacitor ? . What and Why Capacitance ? . Capacitor의 Capacitance 문제를 푸는 두가지 접근법 - Set Vo [V] ; E [V/m] ; D [C/m2] ; Qo [C] ; C=Qo/Vo [F] - Set Qo [C] ; D [C/m2] ; E [V/m] ; Vo [V] ; C=Qo/Vo [F] 예1: Parallel plate capacitor . Parallel plate capacitor의 응용 분야 . Parallel plate capacitor의 정전용량 . Parallel plate capacitor의 정전용량 결정요소 예2: Stacked(layered) parallel plate capacitor의 정전용량과 결정요소 . Stacked parallel plate capacitor의 응용 분야 . Stacked parallel plate capacitor의 정전용량 . Stacked parallel plate capacitor의 정전용량 결정요소

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Capacitor_동축 전송선 구조의 정전용량

7. 캐패시터(Capacitor:축전기)와 정전용량(Capacitance) . Capacitor ? . What and Why Capacitance ? . Capacitor의 Capacitance 문제를 푸는 두가지 접근법 - Set Vo [V] ; E [V/m] ; D [C/m2] ; Qo [C] ; C=Qo/Vo [F] - Set Qo [C] ; D [C/m2] ; E [V/m] ; Vo [V] ; C=Qo/Vo [F] 예1: 동축 전송선(coaxial cable)구조의 정전용량 . 동축 전송선 구조의 응용 분야 . 동축 전송선 구조의 정전용량 . 동축 전송선 구조의 정전용량 결정요소 ** 평판 전송선 구조와 동축 전송선 구조의 특성 임피던스를 결정하는 요소

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