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| ==수업요약== | | ==수업요약== |
| 전자기학이 어려운 이유.. 수학과 달리 보수공사가 많이 된 분야라.. 앞의 내용을 이해하려면 뒤의 내용을 알아야 하는 불상사가 발생함;; 때문에 역사적인 맥락을 알면 혼동을 줄일 수 있다. | | 전자기학이 어려운 이유.. 수학과 달리 보수공사가 많이 된 분야라.. 앞의 내용을 이해하려면 뒤의 내용을 알아야 하는 불상사가 발생함;; 때문에 역사적인 맥락을 알면 혼동을 줄일 수 있다. |
| ===역사=== | | ===핵심개념=== |
| {| class="wikitable" | | {| class="wikitable" |
| !개념 | | !개념 |
| !설명 | | !설명 |
| !비고
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| |용어 | | |전위 |
| 1752년
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| |번개의 전기성을 연구하던 중 전기의 두 가지 형태를 구분하기 위해 임의로 +, - 라는 이름을 붙임.
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| |쿨롱의 법칙
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| 1784년
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| |두 점전하 사이에 작용하는 힘은 어떤 형태이며 어떤 크기일까?
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| 캐번디시가 중력상수를 알아내기 위해 수행한 실험을 흉내내어 수행함.
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| <math>F=k \frac{q_1 q_2}{r^2}= k \frac{q_1 q_2}{r^3}\overrightarrow{r} = k \frac{q_1 q_2}{r^2}\widehat{r}</math>
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| 같은 전하면 +가 되어 척력, 다른 전하면 인력.
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| |[[파일:쿨롱의 법칙.jpg|섬네일]]
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| |전기장
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| 1831??
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| |패러데이가 생각한 개념. 전하 주변엔 어떤 장이 형성되어 다른 전하가 들어오면 영향을 받는다.
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| 그 크기는 전하가 받는 힘에서 전하의 크기만큼 나눈 값이다. 전하의 크기에 따라 받는 힘이 달라지므로, 공간 자체에 대해 보기 위해.
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| <math>E = \frac{F}{q}</math>
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| |전기장선
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| |전기장을 눈에 보이게 표현한 것.
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| +전하에서 나와 -전하로 들어가는 형태라 생각하였다.
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| 쿨롱의 법칙에 의해 전기장은 <math>E=k \frac{q}{r^2}</math> 형태였고, 전기장에 매칭시키면 전기장선이 빽빽할 때 전기력을 크게 받는다는 것을 알게 된다. 표현에 있어 꽤 쓸만한 도구가 된다.
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| |성질
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| #+에서 시작해 -에서 끝난다.
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| #서로 교차하지 않는다.
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| |유전체
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| |패러데이가 유전체(전기가 유도되는 물체) 안에 전기를 저장하며 물체에 따라 유전율이라는 개념이 발생함. 전기장과의 관계는 가우스 이후에 명확해짐.
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| |가우스 법칙
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| 1835??
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| #전기장선 자체로 이미 편리한 도구였지만, 크기가 1인 전하의 전기장선은 어떻게 그려야 할까? 전기장선의 밀도 또한 수학적으로 표현할 수 있을 것이다.
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| #전기장을 만드는 전하를 둘러싼 면을 생각해 보면 이 면을 통과하는 전기장 다발은 일정할 것이다. 전기장은 겹쳐지거나 늘어나거나 줄어들지 않으므로.
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| #따라서 전기선속을 <math>\Phi = E A</math> 로 정의한다.(유체와 같이 생각하게 된 것)
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| #미소 면적을 통과하는 전기선속은 <math>d\Phi = \overrightarrow{E} \cdot d\overrightarrow{A}</math> 이다.
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| #한 전하가 만드는 전기장은 구형 대칭이므로 구형으로 둘러싸면 <math>\Phi = \oint \overrightarrow{E} \cdot d\overrightarrow{A}= E \oint dA = k \frac{q}{r^2} (4 \pi r^2)</math>이 된다. 이 복잡성을 줄이기 위해 <math>k = \frac{1}{ 4 \pi}</math>를 처음에 사용하다가, 훗날 유전체 안에서의 전기장까지 고려하게 되면서 <math>k = \frac{1}{ 4 \pi \epsilon_0}</math> 형태로 쓰게 된 듯하다.
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| #따라서 하나의 전하가 만드는 전기선속은 <math>\Phi = \frac{q}{\epsilon_0}</math> 가 된다.(유전체 안에선 전하가 줄어드는 효과)
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| |특정 곡면 안에 전하가 없으면 곡면 전체를 통과하는 전기선속은 0이다.
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| |}이렇게 얻은 가우스 법칙은... 대칭적 전하분포 상황에서 굉장히 강력한 도구가 된다. | | |}이렇게 얻은 가우스 법칙은... 대칭적 전하분포 상황에서 굉장히 강력한 도구가 된다. |
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이 틀은 틀:현재 교육과정:고급물리에서 관리한다.
틀:15개정 고급물리
배우는 이유
| 흥미적
이유
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출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)
- 우리가 일상적으로 사용하는 전압의 역할은 무엇인가?
- 전압은 전기장과 어떻게 연관되는가?
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| 직업적
이유
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- 전기기사, 전자기사 등 기사가 되기 위해. 기사는 간지나니까.
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| 학문적
이유
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- 전기를 흐르게 하는 것을 전압이라고 생각했으나, 실제로 전하에 힘을 가하는 것은 전기장이었다. 전기장과 전위는 어떤 관계가 있을까?
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| 너희들은?
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| 배워야 할 것
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도입
학습
영상
수업요약
전자기학이 어려운 이유.. 수학과 달리 보수공사가 많이 된 분야라.. 앞의 내용을 이해하려면 뒤의 내용을 알아야 하는 불상사가 발생함;; 때문에 역사적인 맥락을 알면 혼동을 줄일 수 있다.
핵심개념
이렇게 얻은 가우스 법칙은... 대칭적 전하분포 상황에서 굉장히 강력한 도구가 된다.
가우스법칙의 힘은... 가우스법칙 이전에 전기장을 어떻게 계산했을지 생각해 보면.. 알 수 있지.
선생님이 궁금한 것
- 가우스법칙은 언제 만들어진 걸까?
전개질문
- 가우스 법칙을 써먹을 수 없는 상황은 어떤 상황일까?
도착질문
- 가우스의 법칙이 중력장에도 적용될까? 그 이유는 무엇일까?
학생들의 질문
분류하지 않은 질문
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질문
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대답
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더 나아가기
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~
수업 후, 흥미로운 것
시간이 남을 때에만 보세요~
남녀 걸음걸이의 차이. 여성은 골반의 폭이 커 다리의 회전력을 더 크게 받는다.
달리는 치타의 꼬리 움직임(회전관성 보존을 위해)
소련이 10년간 숨긴 물리현상(개드립)
답
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선생님코멘트
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생기부 기록 예시
각주