전자파(전자기파)란 무엇인가?
우리가 사용하는 가전제품은 모두 전자파를 방출합니다.
종종 부정적인 용어로 많이 듣게 됩니다.
이 전자파가 도대체 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.
전자파 용어는 전기파, 자기파 2개 용어의 합성어입니다.
2개의 파형이 파도 모양으로 퍼져나가는 게 보입니다.
2개의 파형 중 1개는 전기파 나머지는 자기파입니다
.
이 2개의 파형을 합쳐서 전자파라고 하며 대기 중으로 퍼져나갑니다.
전기장 , 전기파는 동일 개념으로 이해하시면 됩니다.
자기장, 자기파도 동일 개념으로 이해하시면 됩니다.
전자파 =Electomagnetic Wave
전기장 = Electric Field
자기장 = Magnetic Field
그러면 전기장, 자기장의 개념에 대해서 간단히 알아보고 전자파에 대해서 더 공부해보겠습니다.
전기장이란?
전기장은 전하 주변에 형성됩니다.
양전하 주변에는 전기장이 생성되는데 전기장은 양전하에서 밖 방향으로 생성됩니다.
음전하 주변에도 전기장이 생성됩니다.
음전하는 양전하와 반대로 전기장이 음전하 방향으로 생성됩니다.
자기장이란?
자기장은 자석과 전류에 의해서 생성됩니다.
자석의 N극에서 S극 방향으로 자기장이 형성됩니다.
도선에 전류가 흐르면 도선 주변에도 자기장이 형성됩니다.
또한, 전기장이 시간에 변화에 따라서 계속 변화된다면 자기장도 같이 생성됩니다.
그러면 이제 전자파가 발생하기 위한 조건을 알아보도록 하겠습니다.
전자파가 발생하기 하려면?!
전하는 전기장만을 발생시킵니다.
전류는 자기장만을 발생시킵니다.
전자파는 전기장, 자기장을 모두 발생시켜야 하는데
전하와 전류만으로는 전자파 발생 조건이 되기 어렵습니다.
그러면 어떤 조건이 되어야 할까요?
전자파 발생 조건을 알아보기 전에 앙페르 오른손 법칙을 알아야 하니 간단히 알아보겠습니다.
앙페르 오른손 법칙
도선에 전류가 흐르는 방향으로 오른손 엄지 손가락을 가리키고
네 개의 손가락으로 도선을 감싸는 방향으로 자기장이 형성됩니다.
간단한 이 법칙을 앙페르 오른손 법칙입니다.
가속 운동 전하가 있어야 전자파 발생
전자파가 발생하기 위해서는 AC전류가 도선에 흘러야 합니다.
AC전류란 +, - 파형이 계속 반복하며 발생하는 것이고 이는 도선에 흐르는 전류의 방향이
계속 바뀌는 것을 의미합니다.
이렇게 전류가 도선에 일정한 방향으로 흐르지 않고 도선 방향을 계속 왔다 갔다 반복하게 되면
"가속 운동 전하"가 발생하게 됩니다.
파란색 동그라미 AC파형으로 도선을 위아래로 계속 움직이고 있습니다.
도선에 흐르는 방향에 따라서 자기장이 변하고 있고 이 변하는 자기장과 동일하게 전기장도 변하게 됩니다.
이로 인해서 전자파가 발생하고 있습니다.
위 영상의 전자파 발생 과정입니다.
step을 계속 반복하면 전자파가 발생됩니다.
캐패시터에서의 전자파 발생
전자파가 발생하는 이유는 다양하지만 그중 하나인 캐패시터에 대해서 이해해보겠습니다.
캐패시터에 AC전압이 인가되면 어떻게 될까요?
AC전압의 + 구간에서는 캐패시터 위 plates 에는 + 전하가 쌓입니다.
- 구간에서는 캐패시터 밑 plates에는 - 전하가 싸입니다.
위 plates에서 밑 plates 향하는 방향으로 전기장이 생성됩니다.
반대로 AC 전압의 - 구간에서는 캐패시터 plates +, - 전하가 쌓이는 방향이 반대가 됩니다.
그러면 밑 plates에서 위 plates로 향하는 방향으로 전기장이 생성됩니다.
이렇게 전기장이 생성되는 방향이 AC전압 사이클 구간에 맞게 계속 변하게 됩니다.
전기장이 계속 변하면 자기장도 같이 변하고 바로 전자기파가 생성되게 됩니다.
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