맥스웰의 방정식

전기기사 필기 2006년 3회 14번

Q문제

Maxwell의 전자기파 방정식이 아닌 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

\oint_{c} H \cdot d l = n I

맥스웰의 방정식은 전계와 자계의 상호 관계를 나타내는 4가지 기본 법칙으로 구성되며, 일반적인 전자기파의 거동을 설명합니다.

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Step 1: 선택지 1번의

\oint_{c} H \cdot d l = n I

는 앙페르의 주회적분 법칙을 권수

n

인 코일과 같은 특수한 경우에 적용한 식입니다.

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Step 2: 맥스웰이 정립한 전자기파 방정식으로서의 앙페르 법칙은 전도 전류뿐만 아니라 시간에 따라 변화하는 전계에 의한 변위 전류(

\frac{\partial D}{\partial t}

)를 반드시 포함해야 합니다.

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Step 3: 따라서 변위 전류 항이 누락되고 특정 상황의 전류값만을 나타낸 1번 식은 일반적인 맥스웰의 전자기파 방정식에 해당하지 않습니다.

\oint_{c} E \cdot d l = \int_{s} (- \frac{\partial B}{\partial t}) \cdot d s

패러데이의 전자유도 법칙을 적분 형태로 나타낸 맥스웰의 제2방정식으로, 자계의 시간적 변화가 전계를 생성함을 의미합니다.

\int_{s} D \cdot d s = \int_{v} ρ \cdot d v

가우스의 정리를 전속밀도에 적용한 맥스웰의 제3방정식으로, 폐곡면을 통과하는 총 전속은 내부의 총 전하량과 같음을 의미합니다.

\int_{s} B \cdot d s = 0

자계에 대한 가우스의 법칙인 맥스웰의 제4방정식으로, 고립된 자극(N극 또는 S극 단독)은 존재할 수 없음을 의미합니다.

맥스웰 방정식에서 변위 전류가 포함되어야 하는 이유는 무엇인가요?

변위 전류는 시간에 따라 변화하는 전계가 자계를 발생시킨다는 것을 설명하며, 이를 통해 전자기파가 매질 없이도 공간을 전파할 수 있음을 이론적으로 뒷받침하기 때문입니다.

앙페르의 주회적분 법칙과 맥스웰-앙페르 법칙은 어떻게 다른가요?

기존 앙페르 법칙은 도선에 흐르는 전도 전류만을 다루지만, 맥스웰-앙페르 법칙은 전계의 변화율에 의한 변위 전류까지 포함하여 모든 전자기 현상으로 확장한 일반식입니다.