[L1] 1 전하 [L2] 1) 정의 [L4] - 힘을 발생시키는 근원, 전기공학에서 전기력이 작용하기 위한 필수 물리량은 전하($q$). [L2] 2) 특징 [L4] - 질량은 오직 끌어당기는 인력(Attraction)만 존재하지만, 전하는 양전하($+$)와 음전하($-$) 두 가지 극성이 존재하여 같은 극끼리는 척력(Repulsion), 다른 극끼리는 인력이 작용. [L1] 2 쿨롱의 법칙(Coulomb's Law) [L2] 1) 정의 [L4] - 거리가 $r$ 만큼 떨어져 있는 두 점전하 $q_1$과 $q_2$ 사이에 작용하는 정전기력(Electrostatic Force)의 크기를 수학적으로 정의한 것. [L2] 2) 관련수식 [L4] - 쿨롱의 법칙 (전기공학 관점) $$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r^2}$$ [L5] * $F$: 두 전하 사이에 작용하는 전기력 (N) [L5] * $q_1, q_2$: 두 점전하의 전기량 (C, 쿨롱) [L5] * $r$: 두 전하 사이의 거리 (m) [L5] * $\varepsilon_0$: 진공의 유전율 (Permittivity of Free Space, $8.854 \times 10^{-12} \text{ F/m}$) [L5] * 이 수식에서 비례 상수인 $\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}$는 진공 상태에서 약 $9 \times 10^9 \text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$의 값을 가집니다. 즉, 힘의 크기는 두 전하량의 곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다는 역학적 역제곱 법칙(Inverse-square Law)과 동일. [L4] - 만유인력의 법칙(기계공학 관점) $$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$$ (여기서 $G$는 만유인력 상수) [L1] 3 전계의 세기 [L2] 1) 정의 [L4] - 전하를 놓았을 때 전기력이 작용하는 공간을 전계(Electric Field) 또는 전기장이라고 부름. [L4] - 공학적으로 전계의 세기($\mathbf{E}$)는 **단위 양전하($+1\text{ C}$)를 임의의 공간에 놓았을 때 이 전하가 받는 힘의 크기와 방향으로 정의. [L2] 2) 전계의 세기 정의 [L4] - $$\mathbf{E} = \frac{\mathbf{F}}{q}$$ [L4] (단위 전하 $1\text{ C}$이 받는 전기력, $\text{V/m}$ 또는 $\text{N/C}$) [L4] - 점전하 $Q$로부터 거리 $r$ 만큼 떨어진 지점에서의 전계의 세기는 쿨롱의 법칙에서 $q_2$에 $1\text{ C}$을 대입한 것과 같음. [L4] $$E = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \frac{Q}{r^2}$$ [L5] * 중력장(중력 가속도)의 정의 [L4] $$\mathbf{g} = \frac{\mathbf{F}}{m}$$ [L4] (단위 질량 $1\text{ kg}$이 받는 중력, $\text{m/s}^2$ 또는 $\text{N/kg}$)