반응형 생활공학/고교물리24 [기초물리] 5-3 전자기파와 안테나 이전 전기장과 자기장이 서로 독립적이지 않고 상호 연관이 되어 전자기 유도 현상이 발생한다는 것을 알았습니다. 하지만 전기장 또는 자기장은 변화가 있을 때만 서로에게 영향을 미치게 됩니다. 즉, 정지하고 있는 전하는 시간에 따라 일정한 전기장만 만들고, 도서에 흐르는 일정한 전류는 그 주위 공간에 자기장만을 만듭니다. 그러나 등속도로 운동하고 있는 전하는 일정한 전류로 생각되어 공간에 자기장뿐만 아니라 전기장도 만들지만, 이것은 시간에 따라 변하지 않습니다. 가속도 운동을 하는 전하는 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장을 동시에 만들게 됩니다. 이때 변하는 전기장과 자기장이 서로 원인과 결과가 되면서 에너지가 주위 공간으로 전파되는데, 이는 줄의 한 끝을 규칙적으로 진동시키거나 수면의 한 곳이 진동하면 .. 2020. 10. 21. [기초물리] 5-2 광전효과와 영상장치 금속판에 특정 진동수 이상의 진동수를 가진 빛을 쪼여 주었을 때 금속판 안에 있던 전자들이 튀어나오는 현상을 광전 효과(photoelectric effect)라고 합니다. 자유 전자들이 있는 금속에 빛을 비추면 빛의 알갱이가 전자에 부딪쳐서 전자를 튕겨내는 것입니다. 이때 튀어나온 전자를 광전자(photoelecron)라고 합니다. 금속에서 광전자가 튀어나오게 하기 위해서는 금속에 비추는 빛의 진동수가 특정 진동수보다 커야 합니다. 즉, 금속에 비춘 빛의 진동수가 특정한 값보다 작으면 센 빛을 오랫동안 비추어도 전자는 튀어나오지 않습니다. 이때의 진동수를 문턱 진동수라고 합니다. 아무리 세기가 약한 빛이라도 그 진동수가 문턱 진동수보다 크면 시간 지연 없이 광전자가 바로 튀어나옵니다. 따라서 광전자의 운.. 2020. 10. 20. [기초물리] 5-1 파동과 소리 물체의 진동은 공기 입자를 진동시키고, 이 공기 입자의 진동은 파동의 형태로 멀리 퍼져 나갑니다. 파동은 매질의 한 지점에서 생긴 매질의 진동 상태가 매질을 통해 규칙적으로 퍼져 나가는 현상입니다. 파동이 전파될 때 매질은 이동하지 않고 제자리에서 진동만 하며, 매질을 따라 에너지가 전달되는 것입니다. 파동은 2가지 종류가 있습니다. 물결이나 전자기파처럼 파동의 진행 방향과 매질의 진동 방향이 서로 수직인 파동(횡파)과 음파처럼 파동의 진행 방향과 매질의 진동 방향이 서로 나란한 파동(종파)이 있습니다. 보기 쉽게 횡파를 가지고 파동의 요소를 알아보겠습니다. 매질의 한 점에서 한 번 진동하는데 걸리는 시간을 주기라고 합니다. 주기의 역수 즉, 1초 동안 진동한 횟수를 주파수라고 합니다. 단위는 Hz(헤르.. 2020. 10. 19. [기초물리] 4-2 신소재 (MRI, LCD 원리) 현재 과학기술의 발전으로 신소재가 끊임없이 개발되고 있습니다. 초전도체와 유전체, 액정은 이미 우리 주변에서 유용하게 사용되고 있습니다. 우리의 삶을 보다 윤택하게 하고 있는 신소재의 원리와 활용에 대해 알아보도록 하겠습니다. 1908년 네덜란드의 오너스라는 과학자가 헬륨 기체의 액화에 성공하였습니다. 액화 과정에서 온도 측정을 위해 사용한 수은이 4K(절대온도) 근처에서 저항이 완전히 사라지는 현상을 발견하고 이를 초전도 현상이라고 하였습니다. 수은의 온도를 계속 낮추면 4.2K에서 전기 저항이 0이 됩니다. 이와 같이 갑자가 전기 저항이 0으로 변하는 과정을 초전도 전이라고 하며, 초전도 전이가 일어나는 온도를 임계 온도 또는 전이 온도라고 합니다. 따라서 자기 부상 열차와 MRI 등에 활용되고 있는.. 2020. 10. 17. [기초물리] 4-1 반도체 물질의 상태(기체, 액체, 고체) 중 고체는 원자들이 많이 모여 구성된 물질입니다. 에너지 준위들이 서로 겹쳐져 에너지 띠의 형태로 나타납니다. 이 에너지 띠의 구조에 따라 고체의 성질이 달라지는데, 에너지 띠에 따른 고체의 전기 전도성에 대해 알아보도록 하겠습니다. 옴의 법칙은 알고 있을 것입니다. 물질에 흐르는 전류의 세기는 걸리는 전압에 비례합니다. 전류의 흐름을 방해하는 것이 저항입니다. 물체의 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례합니다. 이때 비례 상수를 비저항이라고 합니다. 모양과 크기가 같더라도 비저항에 따라 전기 저항이 달라지므로 비저항은 물질의 전기적 특성을 나타냅니다. 물체의 비저항이 작으면 전기가 잘통하게 되는데 이러한 물체를 도체라고 합니다. 도체에는 자유롭게 움직일 수 있는 전자.. 2020. 10. 16. [기초물리] 3-4 전자기 유도 이용 (20.10.30 추가) 전자기 유도 현상을 이용한 대표적인 기구에는 발전기와 변압기가 있습니다. 그 밖에 도난 방지 장치, 자전거의 전조등, 전화 및 교통 카드, 자기 테이프 등 여러 가지가 우리 생활에 이용되고 있습니다. 1. 퀵보드 바퀴 어린이들이 많이 타고 즐기는 퀵보드는 정지해 있으면 빛을 내지 않다가 움직이면 여러가지 색의 빛을 냅니다. 이것은 바퀴에 소형 발전기가 들어 있기 때문입니다. 퀵보드를 미는 힘이 바퀴에 들어 있는 발전기를 돌려 전기를 만들고, 이 전기가 발광 다이오드를 켜 빛을 내는 것입니다. 퀵보드 바퀴의 구조는 바퀴축에 고정된 영구 자석이 여러 개의 원을 그리며 설치되어 있고 그 주위를 철심에 감긴 코일이 바퀴와 함께 돌아가게 만들어져 있습니다. 바퀴가 돌면 코일이 영구 자석 주위를 돌게 되고, 코일에.. 2020. 10. 14. [기초물리] 3-3 전기와 자기(전자기유도) 도선에 전류를 흘려 주면 근처에 놓인 나침반의 자침이 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 도선에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 생겨 그 영향으로 나침반의 자침이 움직이기 때문입니다. 전 포스트에서 전기장, 자기장에 대해 배웠는데 이번 포스트는 이 둘의 관계에 대해 이야기 하려고 합니다. 직선 도선에 전류가 흐르면 그 쥐위에 도선을 중심으로 동심원 모양의 자기장이 생깁니다. 여러 나침반을 두어 자기장의 방향을 살펴보면 전류의 방향으로 오른나사를 진행시킬 때 나사가 돌아가는 방향입니다. 오른손의 엄지손가락을 네 손가락과 수직이 되도록 편 다음 전류의 방향으로 엄지손가락을 향하게 하고 나머지 네 손가락으로 도선을 감아쥐었을 때 네 손가락이 감기는 방향이 자기장의 방향입니다. 이것이 앙페르의 법칙입니다... 2020. 10. 14. [기초물리] 3-2 자기장 저번 포스팅에서 전기장에 대해 공부를 해보았습니다. 모든 물질은 원자와 전자로 이루어져 있고 자유전자의 이동으로 인해 (+)전하 혹은 (-)전하를 띤 물질로 변하여 주변에 전기장이 발생한다고 했습니다. 이번에 알아볼 내용은 전기장과 짝을 이루는 자기장입니다. 자성을 지닌 물체는 금속과 같은 물체에 자기력을 작용하는데, 이때 자기력이 미치는 영역을 자기장이라고 합니다. 그럼 자성부터 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다. 지구상에는 다양한 물질이 있습니다. 그 중에 특이한 돌이 있는데 이 돌은 철, 니켈, 크롬과 같은 금속을 끌어당기는 성질이 있습니다. 이 성질을 자성이라고 하며, 자성을 띠고 있는 물체를 우리가 흔히 알고 있는 자석(magnet)이라고 합니다. 꼭 자석이 아니더라도 자성을 띠는 물질을 자성.. 2020. 10. 14. [기초물리] 3-1 전기장 건조한 날 에보나이트 막대나 유리 막대 등을 털가죽이나 명주 헝겊으로 문지르면 에보나이트 막대와 유리 막대, 털가죽과 명주 헝겊은 다른 물체를 끌어당기는 성질을 띠게 됩니다. 이와 같이 물체를 마찰시킬 때 생기는 전기를 마찰 전기라고 하며, 물체가 전기를 띠게 되는 현상을 대전, 대전된 물체를 대전체라고 합니다. 대전체가 띠고 있는 전기를 전하(electric charge)라고 하며, 그 양을 전하량 또는 전기량이고 합니다. 이것이 모든 전기적 현상의 근원이며 전기장이 발생되는 원인입니다. 이 대전체는 서로를 밀어내거나 끌어당깁니다. 이 사실로부터 물체를 마찰시킬 때 생기는 마찰 전기에는 두 종류가 있음을 알고 미국의 과학자 프랭클린이 양전하와 음전하로 이름 붙인 두 종류의 전하가 존재함을 입증했습니다... 2020. 10. 13. 이전 1 2 3 다음 반응형
