전자기학이란 무엇인가?
전자기학(Electromagnetism)은 전기와 자기, 그리고 이 둘의 상호작용을 다루는 물리학의 한 분야입니다.
전기는 ‘정지하거나 움직이는 전하(전자)’에서 발생하고, 자기장은 ‘움직이는 전하(전류)’에 의해 발생합니다.
맥스웰의 방정식은 이 모든 전자기 현상을 하나로 통합한 법칙이며, 전자기학은 현대 문명을 가능하게 한 핵심 이론 중 하나입니다.
기초 개념 – 전기장과 자기장
전기장(Electric Field)은 전하가 존재할 때 생기는 공간적인 힘의 영향력입니다. 양전하는 전기장을 바깥으로, 음전하는 안쪽으로 형성하죠.
자기장(Magnetic Field)은 전류가 흐르거나 자석이 있을 때 발생하며, 움직이는 전하(=전류)가 있을 때 주변 공간에 힘을 미칩니다.
전기장과 자기장은 독립적이면서도 상호작용하는데, 이 상호작용이 바로 전자기파, 전자기 유도, 전자기력으로 연결됩니다.
전자기 유도와 전자기파의 원리
전자기 유도(Electromagnetic Induction)는 ‘자기장의 변화가 전기장을 유도하고, 전류를 흐르게 하는 현상’입니다. 즉, 움직이는 자석이나 코일이 전기를 만들어낼 수 있다는 원리죠. → 발전기, 무선 충전, 전동칫솔 등에서 응용됩니다.
전자기파는 전기장과 자기장이 진동하며 공간을 파동처럼 전파하는 것인데, 빛, 전파, X선, 마이크로파 모두 전자기파의 종류입니다. → 이 원리로 통신, 레이더, 의료 영상 등이 작동하죠.
생활 속 전자기학 활용 사례 TOP4
1. 휴대폰 무선충전기
→ 코일 사이 자기장 변화로 전류 유도 → 전자기 유도 원리
2. 전자레인지
→ 마이크로파(전자기파)가 물 분자 진동 유발 → 열 발생
3. MRI(자기공명 영상)
→ 강한 자기장 + 고주파 전자기파로 인체 내부 이미지를 얻음
4. 송전선, 변압기
→ 전자기 유도로 전압 변환 → 전기를 멀리 보내고 조절
즉, 전자기학은 우리가 매일 사용하는 전자제품과 인프라에 깊이 연관되어 있습니다.
개념 정리 요약표
| 개념 | 설명 | 활용 사례 |
|---|---|---|
| 전기장 | 전하가 만드는 힘의 영향 범위 | 정전기, 전선 주변 |
| 자기장 | 전류가 흐를 때 발생 | 전자석, 모터 |
| 전자기 유도 | 자기장 변화 → 전기 발생 | 발전기, 무선충전 |
| 전자기파 | 진동하는 전기장+자기장이 전파 | Wi-Fi, 빛, X선 |