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형상화/시각화/구체화를 통한 전자기학의 현상 이해

전자기학은 전하들의 상호작용을 다루는 전기장과 전류도선들의 상호작용을 다루는 자기장으로 구성된다. 이 책은 전기장, 자기장, 그리고 전기장과 자기장의 상호작용인 전자기장과 전자기파의 전파 특성을 컬러 그림으로 형상화하고, 이들을 결정하는 요소를 그래프로 시각화함으로써 전자기학적 현상과 원리가 한눈에 보이게 담아내었다. 눈에 보이지 않는 전자기학적 현상을 일반화하고, 이를 구체화하는 과정을 통해 전자기학의 핵심 원리를 완벽하게 이해할 수 있다.

PART 0 _들어가기 전에

1장. 좌표계와 벡터 기초

1.1 좌표계의 종류와 위치를 나타내는 방법

1.2 벡터를 이용한 위치와 물리량의 표기법 : 기본 구성 벡터와 벡터 연산

1.3 직각좌표계를 이용한 벡터 연산의 이해와 응용

1.3.1 직각좌표계의 벡터 연산과 응용

1.4 작은 조각의 선, 면, 부피의 표기 방법

1.5 벡터 물리량(A(r))의 발산량과 회전량 벡터의 정의와 응용

PART 1 _ 공간적으로 고정된 전하들의 정전기적 상호작용 : 정전기장

2장. 전하들 간의 상호작용과 쿨롱의 법칙 : 벡터 정전기장

2.1 쿨롱의 법칙 : 고정 전하들의 상호작용과 정전기적 힘

2.2 근원전하에 의해 형성된 전기장의 전계강도

2.3 근원전하에 의해 형성된 전기장의 등가전하량과 등가전하밀도

2.4 가우스 법칙과 포아송 방정식 : 3차원 비대칭 전하분포에 의한 전기장 해석과 응용

3장. 정전기적 에너지와 전위 : 스칼라 전기장

3.1 고정 전하에 의해 형성된 전기장의 정전기적 에너지와 전위 : 스칼라 정전기장

3.2 전기장의 스칼라 전위와 벡터 전계강도의 상호 변환

3.3 근원전하에 의해 형성된 전기장의 전위분포의 예

3.4 전기장의 전계강도와 정전기적 에너지 밀도

3.5 포아송 방정식을 이용한 반도체 소자의 전기적 특성 해석 응용 예

4장. 전기장 내의 이동전하 : 정전기력에 의한 이동과 전도성 전류

4.1 전기장 내의 이동전하와 전도성 전류 형성

4.2 전자재료에 주입된 이동전하의 시간에 따른 변화와 공간적 분포 : 연속방정식

4.3 도체와 전자재료의 경계면에서 전계강도와 등가전하밀도에 대한 경계조건

4.4 등전위면과 대칭구조의 가상 전하를 이용한 전기장의 해석 : 영상전하법

5장. 전기장의 영향을 받고 전달하며 전자 부품을 구성하는 전자재료 : 전하쌍극자, 유전체, 정전용량

5.1 전기장의 영향을 받고 전계의 전달에 영향을 주는 전하쌍극자

5.2 전계에 의한 유전체의 분극과 유전상수

5.3 유전상수가 다른 두 유전체(전자재료)의 경계면에서 전계강도와 등가전하밀도에 관한 경계조건

5.4 캐패시터(축전기)와 정전용량 : 재료와 구조가 고정된 경우의 전기장 해석과 응용

PART 2 _ 공간적으로 고정된 전류도선 간의 자기적 상호작용 : 정자기장

6장. 전류도선 간의 상호작용과 비오-사바르의 법칙 : 벡터 자기장

6.1 전류도선 간의 자기적 상호작용과 자기적 힘 : 비오-사바르의 법칙

6.2 전류도선에 의해 형성된 자기장의 이해

6.3 자기장의 스칼라 자속량과 벡터 자속밀도, 벡터 자계강도의 관계

7장. 대칭구조 전류도선에 의해 형성된 자기장 해석 : 암페어의 법칙과 자기준위

7.1 근원전류에 의한 자기장의 회전성 자계강도와 스토크스 정리의 자기장 응용 : 암페어의 법칙

7.2 암페어의 법칙을 이용한 대칭구조 전류도선에 의해 형성된 자기장의 회전성 자계강도 해석

7.3 암페어의 법칙을 이용한 자기장의 해석

7.4 근원전류도선에 의해 형성된 자기장의 스칼라 자기준위와 자기 등가회로

7.5 근원전류도선에 의해 형성된 자기장의 벡터 자기준위와 응용

8장. 자기장 내의 전류도선에 작용하는 힘 : 자기쌍극자, 자성체, 자성체의 자화

8.1 전계와 자계가 동시에 존재하는 공간에 입사된 이동전하의 운동 특성 : 로렌츠 힘과 과학적 응용

8.2 홀 효과와 공학적 & 과학적 응용 : 홀 측정장치

8.3 근원전류도선에 의해 형성된 자기장 내에서 이동하는 전하에 의한 전류 폐경로에 작용하는 자기력

8.4 자기장에 의한 자성체의 자화와 자성계수

8.5 두 자성체의 접합 경계면에서 자계강도와 자속밀도에 관한 경계조건

9장. 고정된 구조의 전류도선에 의한 자기장과 유도용량 : 자계유도기와 유도용량

9.1 전류도선의 자기장 형성과 유도용량

9.2 일정한 전류도선 구조를 가진 자기장의 영향을 설명하는 유도용량 계산의 예

PART 3_ 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장의 상호작용 : 맥스웰 방정식과 전자기파의 전파 특성

10장. 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장의 상호관계 : 맥스웰 방정식

10.1 시간에 따라 변하는 자기장에 의한 기전력 : 패러데이 실험

10.2 시간에 따라 변하는 전기장에 의한 변위전류 : 연속방정식의 보완과 맥스웰 방정식의 완성

10.3 시변 전기장과 자기장이 작용하는 공간의 전자기장 해석을 위한 맥스웰 방정식

11장. 시변 전자기장 해석을 위한 전자파 방정식과 응용 : 맥스웰 방정식의 응용

11.1 시간에 따라 변하는 전자기파의 전파 특성 해석을 위한 전자파 방정식

11.2 중성전하 매질에서 시정현 전자기파의 전파방정식

11.3 중성전하 공간에서 z-축과 평행하게 전파(ap=az)되는 시정현 전자기파의 전파 특성

11.4 전파 특성이 다른 매질을 통한 전자기파의 전파 : 전파 형태와 경계조건

11.5 무손실 매질로부터 도체면에 수직으로 입사된 전자기파의 전파

11.6 무손실 매질로부터 도체면에 경사 입사된 전자기파의 전파

11.7 무손실 매질 1로부터 무손실 매질 2의 경계면에 입사된 전자기파의 전파 특성

12장. 전송선을 통한 전자파의 전파 특성 해석과 응용 : 전송선 등가회로 모델

12.1 전기장과 자기장을 결정하는 시정현 전압과 전류 : 회로이론 기반의 전자기파 전달 특성 해석

12.2 전송선의 분포형 등가회로 모델과 회로이론의 위상자를 이용한 신호 전달 해석

12.3 분포회로 모델을 사용한 전파방정식과 전송선을 통한 전파 특성

12.4 전송선의 반사계수와 임피던스 특성 그래프를 이용한 해석 : 스미스 차트

12.5 전송선의 전파 특성 해석을 위한 산란지수