전자기학

고려대학교
김규태

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주제분류

공학 >전기ㆍ전자 >전파공학
강의학기

2015년 2학기

조회수

27,837

강의계획서

전기장과 자기장의 근원과 영향에 대해서 느낄 줄 알고 예측하는 데 쓸 수 있는 능력을 키운다. 또한, 전기회로, 전자회로로 이어지는 회로개념과도 연관지을 수 있도록 한다.

차시별 강의

1.	벡터 기본(20150831)	벡터의 개념 그리고 연산에 대해서 바로 설명을 했습니다. 벡터를 수학에서 기본적으로 어느 정도 안다고 생각하고 설명했습니다.
	1주차 수업중 동영상	벡터의 개념 그리고 연산에 대해서 바로 설명을 했습니다. 벡터를 수학에서 기본적으로 어느 정도 안다고 생각하고 설명했습니다.
2.	좌표계 표현(20150906)	좌표계는 서로 수직인 평면의 교점으로 표현됩니다. xyz 좌표계, 원통형 좌표계, 구면좌표계를 일반적으로 많이 씁니다. 전자기학에서는 편리한 좌표계를 선택해서 전기장, 자기장에 대한 기술을 할 때 필요합니다
	Differential elements(20150906)	전자기학에서는 벡터연산 중 적분을 통해 면적 혹은 부피에 대해 전체 벡터성분이 어떻게 기여하는지 계산하는 과정이 있습니다. 각 좌표계에 따라 미소부피, 미소면적벡터를 정의하여 적분에 적용하는 것은 여러가지로 유용하니 알아두면 좋을 것 같습니다. 이를 이용하여 면적에 대해 적분을 하는 Flux, 경로적분을 정의할 수 있습니다. 또한 Gradient라고 해서 스칼라량에 최대로 많이 증가하는 방향을 정의할 수 있습니다.
	2주차 수업중 동영상	좌표계에 따라 성분이 달라질 수 있는 것을 유도하는 과정에 대해서 배웠습니다.
3.	Divergence(20150913)	Divergence라는 개념은 어떤 점을 주위로 벡터가 흘러나오는 총 Flux의 총합을 미소단위부피당으로 정의한 값입니다. 이는 전기장, 자기장에 대한 Source에 대한 개념을 배울때 무척 유용합니다.
	Curl(20150913)	Curl의 개념은 공간의 임의의 점을 둘러싸고 있는 벡터경로적분의 총합을 단위면적에 대해 나눈 값입니다. 자기장과 같이 둘러싸고 있는 총 기여도를 가늠해볼 수 있는 양입니다.
	전기장(20150913)	전하가 있을 때 전기장을 구할 수 있습니다.
	3주차 수업중 동영상 1	벡터연산에 관한 계산을 좀 다루었습니다. 벡터 사이의 각을 구하는 것. 점과 직선사이의 거리를 구하는 것. 다른 좌표계 사이에 성분을 변환하는 것과 다른 좌표계 사이에 벡터를 달리 표현하는 것에 대해서 배웠습니다.
	3주차 수업중 동영상 2	위치벡터와 벡터의 좌표축에 대한 변환을 설명하였습니다. 매우 중요한 부분입니다.
4.	Gauss법칙(20150920)	Gauss 법칙은 전하가 있을때 주위에 생기는 전기장을 손쉽게 구할 수 있는 방법이 됩니다. 특히 대칭성이 있어서 전기장의 방향을 생각할 수 있을때 적절한 표면을 잡아줌으로써 전기장을 손쉽게 계산할 수 있게 해 줍니다.
	Gauss법칙 예 (20150920)	짧은 Gauss 법칙을 이용한 전기장 구하기 계산 예입니다. 균일하게 대전된 구 주위에 형성되는 전기장을 구해보았습니다.
	4주차 수업중 동영상 1	전하가 있을때 전기장이 생성되고 이 전기장의 크기와 방향을 결정할 수 있을 때 전하의 분포를 거꾸로 알수 있는 것에 대한 얘기를 했습니다. 전하와 전기장이 서로 연관되어 있는 것에 대한 얘기를 점전하, 선전하, 면전하의 예를 들어 설명 했습니다.
	4주차 수업중 동영상 2	일반 좌표계에서 Divergence를 구하는 것에 대해서 설명을 했습니다. 공간적인 벡터연산에서 일반적으로 유도하고 생각할 수 있는 부분은 자세히 그대로 유도를 하지 못한다고 하더라도 크게 도움이 됩니다. 참고하세요.
	4주차 수업중 동영상 3	벡터계산 부분이 좀 어렵긴 하지만 전기장의 근원이 되는 전하에 대한 정보 등을 계산할 때 Divergence 개념은 유용합니다. 미소변위에 대해서 가장 크게 스칼라량이 변화할때를 나타내는 Gradient 또한 여러 면에서 익혀둘 개념입니다.
5.	Electric Potential(20151004)	전기장에 의해 전하가 힘을 받는 것을 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하려는 경향으로 설명하는 것이 바로 Potential 입니다. 전기장이 전하에 대해 일을 하고 이를 단위전하에 대한 일로 바꾼 것이 Potential 이지요.
	Electric Dipole(20151004)	전하분포가 있을때 임의의 위치에서 Potential을 정의할 수 있습니다. 이로부터 전기장을 손쉽게 계산할 수 있는 등 편리한 점이 많이 있습니다.
	수업중 동영상 1	Potential에 관한 설명
	수업중 동영상 2	라플라스방정식
6.	10월13일 수업중 동영상 1	Laplace equation에 따라 대칭성을 이용한 Electric potential을 구하는 문제를 생각해 보았습니다. 좌표계에 따라 다양한 문제를 생각해 볼 수 있겠지요.
	10월13일 수업중 동영상 2	Laplace equation에 따라 대칭성을 이용한 Electric potential을 구하는 문제를 생각해 보았습니다. 좌표계에 따라 다양한 문제를 생각해 볼 수 있겠지요.
	10월13일 수업중 동영상 3	Laplace equation에 따라 대칭성을 이용한 Electric potential을 구하는 문제를 생각해 보았습니다. 좌표계에 따라 다양한 문제를 생각해 볼 수 있겠지요.
7.	10월16일 문제풀이	전하분포가 나올때 전기장, 전위를 구하는 문제, 경계조건에 따라 전기장이 어떻게 바뀌는지, Flux를 이용해 내부전하를 구하는 문제. 딱 이 문제라기 보다는 왜 이런 문제를 선택했는지 관심을 가져봅시다.
8.	Convection Current(20151026)	전하가 이동할때 형성되는 전류인 Convection Current에 대한 설명을 했습니다. 플라즈마와 같은 전하를 띤 이온들이 이동할때에도 적용되는 예입니다.
	도체를 통한 전류: 옴의법칙(20151026)	도체에 전기장이 걸려있을때 자유전자는 힘을 받아 움직이게 됩니다. 뉴턴의 제2법칙에 따라 힘은 질량에 가속도를 곱한 벡터로 정의되고 이는 전기장에 의해 받는 힘과 같습니다. 본 강의에서는 옴의법칙을 유도하고 회로와 연계하여 이해하고자 하였습니다.
	라플라스식에서의 Uniqueness Theorem(20151026)	라플라스식에 따라 계산된 전위는 어떤 방법으로 구하든지 같은 고유한 값을 가집니다. 본 강의에서는 Laplace Equation의 Uniqueness에 대해 다룹니다.
	라플라스식에 따른 예 소개(20151026)	Laplace's Equation에 따라 경계조건이 주어진 문제를 예를 들어 주고 있습니다. Separation of Variable이라고 해서 변수에 각각 의존하는 것을 나누어 유도하고 있습니다. 전체 유도와 생각은 숙제로 냅니다.
	문제풀이	전류, 전류의 흐름, Electrohydrodynamic 압력을 얻는데 쓰일 수 있는 문제를 풀어보았습니다.
9.	저항과 축전용량(20151102)	저항과 축전용량을 계산하는 것은 단면적과 길이에 밀접하게 연관되어 있고 둘다 전기장에 대한 선적분과 면적적분을 포함하고 있습니다. 저항과 축전용량에 대한 구체적인 유도와 예를 설명하였습니다.
	Image Charge method(20151102)	전하들이 존재할때 Potential을 구하는 법, 경계의 Potential이 주어졌을 때 공간에서의 Potential을 구하는 법에 이어 전하와 경계가 같이 주어졌을 때 전하와 전하로 바꾸어 전위를 구하는 방법을 소개했습니다.
	문제풀이	Laplace's equation에 대한 풀이 예입니다.
10.	자기장 소개(20151109)	자기장에 대한 첫 소개를 하고 있습니다. 전기장과의 비교를 통해 자기장에 대한 대칭성을 함께 소개하고 있습니다.
	자기장 계산(20151109)	비오사바르의 법칙과 암페어 법칙에 따라 계산해본 자기장 계산 예를 소개했습니다. 무한히 긴 전류가 흐르는 도선 주위의 자기장입니다.
	전자기파 기본(20151109)	안테나가 있을 때 어떻게 전기장과 자기장을 생각하는지에 대한 팁을 얘기했습니다.
	문제풀이	전류가 흐르는 도선에 의한 자기장을 몇가지 예에 대해서 계산해 보았습니다. (1) 유한한 직선 전류도선 (2) 고리형태의 전류도선 (3) Solenoid 형 전류도선의 예입니다. Biot-Savart Law에 따라 계산을 하였습니다.
11.	11월16일 수업중 동영상 1	암페어법칙을 사용하여 자기장을 구하는 문제를 다루었습니다. Biot Savart의 법칙과도 비교하여 직관적으로 풀 수 있는 방법에 대해서 생각을 해 보았습닞다.
	11월16일 수업중 동영상 2	Magnetic Flux에 대해서 설명을 하고 Maxwell 방정식 전체 개형을 설명을 했습니다
	문제풀이	자기장, magnetic field potential에 관한 예를 보여주었습니다.
12.	전류소간에 받는 힘(20151123)	로렌쯔 힘에 의해 전류가 흐르는 도선은 자기장을 생성시키고 이에 의해 힘을 받습니다. 전류가 흐르는 상황에서 받는 힘에 대한 이해를 하였습니다.
	전류가 흐르는 도선이 받는 토크(20151123)	전류가 흐르는 도선이 힘을 받아 생기는 토크에 대해서 소개를 하였고 이를 magnetic dipole moment를 도입하는 계기로 삼았습니다.
	Magnetic Dipole Moment(20151123)	Magnetic dipole moment와 Electric dipole을 비교하여 유사성을 설명하였습니다.
	문제풀이	전기장 혹은 자기장 내에서 움직이는 전하가 받는 힘으로부터 운동방정식을 구했습니다.
13.	매질의 영향(20151130)	전기장 내에 있는 Dielectric 물질의 영향, 자기장 하의 Magnetic 물질의 영향을 각각 묶여있는 전하와 묶여있는 전류성분으로 바꾸어 해석하고 Polarization, Magnetization으로 바꾸어 해석하는 것을 공부하였습니다.
	Inductance(20151130)	Inductance의 정의를 전류와 flux linkage와의 관계로 설명을 하였습니다. 주로 정의에 관계되는 얘기를 하였고 실제 계산은 수요일 밤에 같이 해 보기로 했습니다.
	Faraday's law(20151130)	자기장 Flux가 변화할때 역기전력이 발생하는 Faraday's law에 대해서 짧게라도 공부를 하였습니다.
	문제풀이	동축케이블, 평행 Transmission Line, 두 고리 사이의 상호유도계수를 구해 보았습니다.
14.	12월7일 수업중 동영상 1	전기장, 자기장의 경계조건에 대해서 설명을 하고 있습니다. 연계와 비교를 해가면서 둘 사이의 연관성과 차이에 대해 설명하였습니다.
	12월7일 수업중 동영상 2	전기장, 자기장에 의한 힘을 계산하는 방법을 소개하였습니다. 에너지 차원에서 접근해서 전기장 에너지, 자기장 에너지의 변화가 힘에 의한 변위를 만들어 주는 것으로 접근하였습니다.
	12월7일 수업중 동영상 3	막스웰 방정식으로부터 Wave Equation을 유도하였습니다.
	문제풀이 1	패러데이 법칙에 따른 전자기 유도 몇 문제를 풀어 보았습니다.
	문제풀이 2	패러데이법칙과 Wave equation에 관한 문제를 풀어보았습다.
15.	총정리 1	중간고사 이후 다루고 있는 내용에 대해서 짧막하게라도 정리를 하였습니다.
	총정리 2	중간고사 이후 다루고 있는 내용에 대해서 짧막하게라도 정리를 하였습니다.