안테나 공학 : 1. 전자파 기초 이론 - 전자계 법칙, 도전전류와 변위전류

1. 전자계 법칙

가. Amphere의 주회 적분 법칙(앙페르 법칙, 암페어의 오른나사 법칙)

 

 

  "자계 내에서 임의의 폐곡선에 의한 자계의 선적분은 이 폐곡선과 쇄교하는 전 전류의 대수합과 같다"(무슨 말인지 모르겠다.)

 

  전류에 의한 자계의 방향을 나타내는 법칙이다. 엄지손가락 방향으로 전류가 흐르면 나머지 4개의 손가락이 도는 방향으로 자계가 생기고, 

4개의 손가락이 도는 방향으로 전류가 흐르면 엄지손가락 방향으로 자계가 생긴다는 것이다.

 

 

 

나. Faraday의 전자 유도 법칙

  "폐회로에 유기되는 기전력은 이 폐회로와 쇄교하고 있는 자속의 시간적 감소 변화율과 같다"(어렵다.)

 

 

(식을 그냥 적기로 했다)

 

 

쉽게 말해서, 코일 주변에서 자석을 움직이면 기전력이 발생한다.

자석을 빨리 움직일수록 기전력이 많이 발생하고,

 

이때, 기전력의 방향은 자석의 움직임을 방해하는 방향이다(렌츠의 법칙, 마이너스 부호)

즉, 자석 N극을 코일로 가져가면 해당 방향이 N극이 된다.

 

 

 

참고로, 기전력(electromotive force, emf)은,, 음,, 전압을 발생시키는 힘이다. 사실 기전력과 전류의 개념은 유사하다. 둘다 단위로 볼트(V)를 사용한다.
다만, 기전력은 전기 에너지를 발생시키는 발전기와 같은 능동 전원의 개념이고, 전압은 전기에너지를 소비하는 수동전원의 개념이다.

 

2. 도전전류와 변위전류

가. 도전전류(Ic)

도체(금속)에서의 자유전자의 이동에 의한 전류이다.

그냥 도체에서 전압에 의한 전류라고 보면 된다.

 

 

 

나. 변위전류(Id)

커패시터와 같이 두 개의 극판을 마주보게 하고 그 사이에 유전체를 채운다음 전압을 걸면 유전체를 통해 전류가 흐른다. 이 전류를 변위전류라 한다.

참고로, 유전체는 전기장 안에서 극성을 지니게 되는 절연체이다.

 

 

변위전류처럼 떨어진 곳에 전류를 흐르게 하는 것,

커패시터의 간격을 극단적으로 늘리는 것이 무선 통신의 핵심이다.

또한, 전류 또는 전압을 전자기파로, 혹은 반대로 전자기파를 전류 또는 전압으로 만들어 주는 장치가 안테나이다.