안테나 공학 : 1. 전자파 기초이론 - 맥스웰 방정식, 전파의 속도

3. Maxwell 방정식 : 제 1방정식 + 제 2방정식 + 2개의 Gauss 법칙

전계와 자계가 동시에 존재함을 식으로 증명한 것

가. Maxwell의 제 1방정식 : 수정된 앙페르의 법칙

시간에 따라 변화하는 전계는 자계의 회전을 일으킨다는 것, 즉 자계를 발생시킨다.

 

 

쉽게 말해서, 전기장의 변화가 자기장을 유도한다.

음, 나는 아래의 식으로 배웠던거 같은데,,

표현의 문제가 아닐까 싶다.

 

미분형

적분형

 

적분형에서 뒤쪽의 식을 보면 이해하기 편하다.

 

 

나. Maxwell의 제 2방정식 : 패러데이의 법칙 + 렌츠의 법칙

시간에 따라 변화하는 자계는 전계의 회전을 일으킨다.

 

 

즉, 자기장의 변화가 전기장을 유도(생성)한다는 것이다.

좀 더 구체적으로 말하면, 자기장의 변화는 유도전기장을 통해 억제된다는 것이다.

 

적분형

 

다. Gauss 법칙

(1) 전장의 Gauss 법칙 : 전기장의 가우스 법칙

(기사 책에 나온 용어는 굉장히 익숙하지 않다)

 

미분형

 

어떤 폐곡면 내의 단위 체적 전하 밀도를 ρ라고 할때, 이 폐곡면의 단위 체적으로부터 발산되는 전기력선의 수는 단위체적전하밀도의 1/ε배가 같다는 것을 나타낸다.(책에 적혀 있는 구절이다. 구질구질해서 이해가 잘 안된다.)

 

적분형

 

쉽게 말하면, 전기장의 근원은 전하이다, 전하가 전기장을 만든다, 정도가 되겠다.

 

(2) 자장의 Gauss 법칙 : 자기장의 가우스 법칙

 

미분형

 

자속선이 발산하지 않음을, 즉 자속선이 연속임을 나타낸다.

 

적분형

 

쉽게 말하면, 자석의 N극과 S극은 분리될 수 없다는 것이다.

따라서, 자기홀극은 존재하지 않으며 자석을 둘러싼 폐면적을 통해 나가고 들어오는 자기장의 합은 '0'이다.

즉, 들어오는 자기장과 나가는 자기장의 크기는 같다.

 

 

4. 전파의 속도

 

 

참고로 C는 자유공간에서 전자기파의 속도이다.

 

 

이때, 입실론과 뮤는 각각 유전율, 투자율을 나타낸다.

 

 

유전율은 어떤 물체가 가진, 전기장에 대한 비례상수이며

투자율은 마찬가지로 어떤 물체가 가진 자기장에 대한 비례상수이다.

즉, 유전율과 투자율은 각각 전기장과 자기장이 어디에 있느냐에 따라 달라지며

이는 전파 속도의 차이를 만든다.