IA 기초-법칙

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암페어의 법칙

❗암페어의 오른나사의 법칙(Right Handed Screw Rule)

  • 도체에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 형성되는데, 이때 자기장이 방향을 나타내는법칙
  • 오른손 엄지 방향이 전류 방향이면 나머지 네 손가락을 감싸는 방향으로 자기장이 형성된다는 법칙
  • 오른손 엄지방향이 자기장의 방향이면 나머지 네 손가락을 감싸는 방향으로 전류가 흐른다는 법칙

플래밍의 법칙 (Fleming’s Law)

1️⃣오른손법칙(발전기)
  • 자기장 속에서 도선을 움직일 때 도선 내에 생기는 전류의 방향을 나타내는 법칙으로 발전기의 원리를 나타낸다.
\[E=Bvl\sin\theta [V]\]
\[E : 기전력 \\ B : 자속밀도 \\ l : 도체길이 \\\theta : 자계와 전류(도체)가 이루는 각 \]
2️⃣왼손법칙(전동기)
  • 자기장 속에 전류가 흐르는 도선을 돌 때 도선이 받는 힘의 방향을 나타내는 법칙으로, 전동기의 원리를 나타낸다
\[F=BIl\sin\theta [N] \] \[F : 자화력\\B : 자속밀도\\ I : 전류\\ l: 도선의 길이\\ \theta : 자계와 전류(도체)가 이루는 각\]

❗키르히호프 법칙

1️⃣전기회로의 키르히호프 법칙
  • 제1법칙(전류법칙)
    임의의 결합점에 유출입하는 전류의 합은 0
    유입전류와 유출전류는 같다.
\[ \sum _{i=1}^nI_i=0 \]
  • 제2법칙(전압법칙)
    폐회로 내에서 기전력의 합은
    그 폐회로 내에서의 전기회로 전압강하의 합
\[ \sum _{i=1}^nE_i=\sum _{i=1}^nI_iR_i \]
2️⃣자기회로의 키르히호프 법칙
  • 제1법칙(자속법칙)
    임의의 결합점에서 유출입하는 자속의 합은 0
\[ \sum _{i=1}^n \Phi_i=0 \]
  • 제2법칙(기자력 법칙)
    폐자로 내에서 기자력의 합은
    그 폐자로 내에서 자기저항과 자속의 곱의 합
\[ \sum _{i=1}^nF_i =\sum _{i=1}^n\Phi_iR_{mi} \] \[ \sum _{i=1}^nN_i I_i=\sum _{i=1}^n\Phi_iR_{mi} \]

❗쿨롱의법칙

1️⃣쿨롱의법칙(Coulomb’s Law)
\[ F=\frac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon r^2}[N] =9\times 10^9 \times \frac{Q_1Q_2}{r^2}\]
  • 전하를 가지고 있는 두 물체 사이에 작용하는 힘(F)
    두물체가 가지고 있는 전하량(Q)의 곱에 비례하고
    거리의 제곱(r)에 반비례한다
  • 같은 전하 사이에는 반발력(+),
    다른전하 사이에 흡인력(-)이 작용
\[ F=K\frac{q_1q_2}{r^2}[N] \]
\[ 여기서, F : 쿨롱력[K] \]\[K: 비례상수(쿨롱상수)K=\frac{1}{2\pi \epsilon} \] \[q_1,\ q_2 : 전하 \]\[r : 두\ 전하\ 사이의\ 거리\]
2️⃣진공에서 쿨롱의 법칙
  • 진공에서 유전율
\[ \epsilon_0 = \frac{10^7}{4\pi c^2}=8.855 \times 10^{-12}\ [F/m]\] \[ 빛의 속도 c=2.998 \times [m/s] \]
  • 진공에서 비례상수
\[ K=\frac{1}{4\pi \epsilon_0}=9\times 10^9 [Nm^2/C] \]
  • 진공에서 쿨롱의 법칙
\[ F=\frac{1}{4\pi \epsilon_0} \frac{q_1q_2}{r^2}=9\times 10^9 \frac{q_1q_2}{r^2}[N]\]

❗비오-사비르의 법칙(Biot-Savart’s Law)

1️⃣폐회로 자계

폐회로 C에 전류 I가 흐를 때 dl(=AB)에 의한 점 P의 자계는

\[ dH=\frac{1}{4\pi}\cdot\frac{I\cdot\sin\theta}{r^2}dl[AT/m] \] \[ H= \int_{l}^{}dH=\frac{\sin\theta}{r^2} dl [AT/m] \]
2️⃣직선도체의 자계

전류I가 흐르는 직선도체에서 r만큼 떨어진 점의 자계

\[ H=\frac{I}{2\pi r}[AT/m] \]

❗줄의 법칙(Joule’s Law)

1️⃣전력량
  • 저항R 의 전선에 전류 I를 t초동안 흘릴때 공급되는 전기에너지
  • 단위는 [J] 또는 [Wh]

1)전력

\[ P=VI=I^2R[J/s] \]

2)전력량

\[ W=I^2\cdot R \cdot t [J] \]
2️⃣줄의 법칙
  • 1[J]은 0.24[cal]의 열량
  • 매 초당 발생하는 열량은 Q=0.24I^2R[cal/s]
  • t초 동안에 발생하는 전 열량은 Q=I^2Rt[J]=0.24I^2RT[cal]
기초-법칙

암페어의 법칙
플레밍의 법칙
키르히호프 법칙
쿨롱의법칙
비오-사바르의 법칙
줄의 법칙


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