전기와 자기

직류와 교류 DC and AC

직류와 교류

직류 Direct Current, DC 직류(直流, direct current, DC)는 도선의 한쪽 방향으로만 전류가 흐릅니다. 예를 들어, 건전지의 단자는 항상 일정한 극을 유지하기 때문에 전기회로에서는 한쪽 방향으로만 전류가 흐릅니다. 도선 내부의 전자들은 대부분 무질서한 운동이 주로 하는데, 회로에 걸린 전압에 의해 조금씩…
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계단 양쪽에서 전등 켜고 끄기 Stairbulb

계단 양쪽에서 전등 켜고 끄기

만약 계단에 스위치를 하나만 설치한다면? 어두운 계단을 밝혀줄 전등 스위치가 계단 위쪽에 하나만 있다고 가정합시다. 만약, 계단을 내려가려는 사람이 스위치를 눌러서 계단을 안전하게 내려온 다음에 불을 끄려면 어떻게 해야 할까요? 다시 올라가서 끈 다음 다시 내려올까요? 즉, 이런 경우에는 내려온…
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트랜지스터 Transistor

트랜지스터

트랜지스터 컴퓨터 안에는 상상할 수 없을 정도로 수많은 스위치들이 들어 있습니다. 우리가 흔히 보아왔던 손으로 누르는 스위치는 아닙니다. 전기 신호로 작동하는 스위치입니다. 컴퓨터는 전압의 높이에 따라서 ‘1’과 ‘0’으로 숫자를 셉니다. 전압이 높은 상태는 ‘1’, 전압이 낮은 상태는 ‘0’입니다. 컴퓨터는 기본적으로…
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스피커 Speaker

스피커

스피커 일반적인 스피커는 전자기력의 원리를 이용한 것입니다. 보이스 코일의 주변에는 영구자석에 의한 자기장이 형성되어 있습니다. 보이스 코일에 전류가 흐르면 코일에 전기장이 형성됩니다. 코일에서 형성된 자기장과 영구자석의 자기장이 상호작용하여 자기력이 발생하고 이 힘에 의해 진동판이 움직입니다. 움직이는 진동판이 공기를 진동시키면 소리가…
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만약 물 분자가 직선형 구조라면? Polarity of Water

만약 물 분자가 직선형 구조라면?

물 분자의 구조 물은 대표적인 ‘극성 분자’입니다. 물 분자를 이루는 수소-산소-수소의 결합은 104.5˚의 각도를 이루고 있으며 구부러진 모양으로 보입니다. 물 분자의 이러한 불균형 구조 때문에 산소쪽은 (-)전기를 띠고, 수소쪽은 (+)전기를 띱니다.

에너지 밴드 Energy Band

금속의 에너지 밴드

에너지 밴드와 에너지 갭 닐스 보어의 원자 모형에 따르면 하나의 원자핵에 종속된 전자들은 연속적인 에너지를 가지지 못합니다. 전자들은 단지 띄엄띄엄하게 정해진 에너지만 가질 수 있습니다. 원자모형에서 전자들의 궤도를 선으로 표현한 것은 이 때문입니다. 원자핵이 하나만 홀로 있다면 이렇게 설명하고 끝이…
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알루미늄 깡통과 철 깡통 분리하기 Separation of Steel and Aluminum

알루미늄 깡통과 철 깡통 분리하기

알루미늄 깡통과 철 깡통을 어떻게 분류할 수 있을까요? 철 깡통은 자석에 잘 붙는데 반해, 알루미늄 깡통은 자석에 잘 붙지 않습니다. 컨베이어 벨트의 마지막 바퀴를 자석으로 만들면 철 깡통은 자석에 잘 달라붙기 때문에 최대한 자석바퀴와 오래동안 붙어 있으려 합니다. 이에 반해,…
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인덕터와 커패시터 Inductor and Capacitor 2

인덕터와 커패시터 2

교류 전류는 인덕터(코일, Inductor)가 촘촘할수록 통과하기 어렵습니다. 인덕터(코일)는 도선을 감아서 만든 부품입니다. 직류 전류를 흘릴 경우에 인덕터는 순수한 도선으로만 작동합니다. 이 인덕터에 교류전압을 걸어주면 인덕터는 마치 저항처럼 작동됩니다. 인덕터에 흐르는 전류가 변하면, 그 변화를 방해 하는 역기전력이 생겨서 전류의 흐름을…
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인덕터와 커패시터 Inductor and Capacitor

인덕터와 커패시터

왜, 인덕터(코일)가 연결된 회로에 스위치를 넣으면 전류가 서서히 증가할까요? 인덕터(코일)에 전류가 흐르기 시작하면 동시에 인덕터 주변에 자기장이 생겨납니다. 렌츠의 법칙에 의하면, 이러한 자기장의 변화를 막기 위해 인덕터는 자체적으로 역기전력을 만들어 내는데, 이 역기전력때문에 전류는 서서히 증가합니다. 인덕터에 직류 전류를 계속…
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자화 Magnetization

자화

물질의 자성 물질은 외부 자기장에 대해 반응하는 형태에 따라 강자성, 상자성, 반자성의 3가지 종류로 나뉠 수 있습니다. 강자성 강자성체에서는 원자 하나 하나가 마치 자석과 같은 역할을 합니다. 강자성체는 외부 자기장에 의해 원자 자석들이 외부 자기장과 같은 방향으로 배열됩니다.(자화, magnetization) 자화된…
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얇은 도체 표면의 전하 분포 Charge Distribution on a thin Conductive Plate

얇은 도체 표면의 전하 분포

얇은 도체 표면의 전하 분포 Charge Distribution on a thin Conductive Plate 도체판 위의 전하들은 (-)로 가정하였습니다. 도체판의 두께는 매우 얇은 것으로 가정하였습니다. 도체판 위의 전하들은 자유롭게 이동할 수 있습니다. 같은 극성의 전하들은 서로에게 척력을 행사하여 서로 멀리 떨어진 곳으로…
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