전기장,전하의 특성

전하의 특성 (Properties of Electric Charges)
전하 (Electric charge) : 물질이 갖고 있는 고유한 물리적 성질의 하나.
두 종류의 전하가 존재: 양전하(positive charge)와 음전하 (negative charge)

같은 종류의 전하끼리는 서로 밀어내고 다른 종류의 전하끼리는 서로 당긴다.

전하량은 고립계에서 항상 보존된다.
전하량은 기본 전하량의 정수배로 존재하며, 양자화(quantized)되어 있다.

유도에 의해 대전된 물체 (Charging Objects by Induction)

도체 (Conductor): 원자에 구속되지 않고 물질 내에서 상대적으로 자유롭게 움직일 수 있는 자유 전자가 있는 물질
물질: Cu, Al, Au, Ag, CuZn, Hg, …

절연체 (Insulator): 모든 전자가 핵에 구속되어 물질 내에서 자유롭게 움직일 수 없는 물질
물질: glass, rubber, wood, plastic, …

반도체 (Semiconductor): 세 번째 종류의 물질로서, 전기적인 성질은 도체와 절연체의 전기 특성 사이에 있다.
물질: Si, Ge, GaAs, …

전기장 (The Electric Field)


전기장(electric field)이 원천 전하(source charge)인 대전체 주변의 공간 영역에 존재한다.
전기장 벡터(electric field vector) E는 그 점에 놓인 양(＋)의 시험 전하에 작용하는 전기력 Fe를 시험 전하로 나눈 것으로 정의한다.

전기장은 시험 전하 자체에 의하여 생기는 것이 아니다. 또한 전기장의 존재는 원천 전하 또는 전하 분포의 성질이며, 전기장이 존재하기 위해서는 시험 전하가 필요하지 않다.
시험 전하는 전기장을 탐지하는 검출기 역할을 할 뿐이다

전기력선 (Electric Field Lines)

전기력선(electric field lines)은 전기장 모양을 시각화하는 편리한 방법이다.
전기장 벡터 E는 각 점에서 전기장의 접선 방향이다. 화살촉 방향이 전기장 벡터 방향이다. 전기력선의 방향은 전기장 안에 놓인 양(＋)의 시험 전하가 받는 힘의 방향이다.
전기력선에 수직인 면을 통과하는 단위 면적당 전기력선의 수는 그 영역 안에 있는 전기장 크기에 비례하므로, 전기장이 강한 영역에서는 전기력선들이 서로 가까이 있고, 전기장이 약한 영역에서는 멀리 떨어져 있다.

전하 분포에 대한 전기력선을 그리는 원칙

전기력선은 양의 전하에서 시작하여 음의 전하에서 끝나야 한다. 만일 여분의 전하가 있으면, 전기력선은 무한히 멀리 떨어진 곳에서 시작하거나 끝날 것이다.
양전하에서 나오거나 음전하에 들어가는 전기력선의 수는 전하 크기에 비례한다.
두 전기력선은 교차할 수 없다.