전자기장 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
{{전자기학}}
[[파일:Onde electromagnetique.svg|섬네일|350픽셀|자유 공간에서 z축에 평행하게 전파되는 [[선형 편광]]의 전자기 평면파는 전자기파 파동방정식의 가능한 해법이다. [[전기장]]인 {{math|'''E'''}}와 [[자기장]]인 {{math|'''B'''}}는 서로에 대해 그리고 전파 방향에 대해 수직적이다.]]
'''전자기장'''(電磁氣場, {{lang|en|electromagnetic field}}, 약자 EMF)은 [[벡터장]]인 [[전기장]]과 [[자기장]]을 총칭하여 이르는 말이다. 전기장의 [[힘 (물리)|힘]], [[전속밀도]]와 자기장의 힘, [[자속밀도]]가 시간의 흐름에 따라 변화하는 경우에는 서로 상호작용에 의해서 한층 더 변화해 가므로 이 둘을 아울러 전자기장으로 정리해 부르며, [[특수 상대성이론]]에서는 [[전자기장 텐서]]라는 하나의 객체로서 나타내어진다.

전자기장의 변동이 파동으로서 공간을 통해 전파되는 현상을 [[전자파]]라고 한다. 전자기장의 시간 변화는 [[맥스웰 방정식]] 및 [[양자 전기역학]]을 통해 계산할 수 있다.

== 전자기장의 에너지 ==
=== 정적인 장소에 있어서의 에너지 ===
[[전하]]가 [[전하 밀도]] ρ로 분포하고 있는 경우
: <math> U_e = \frac{1}{2} \int \rho(\mathbf{r}) \phi(\mathbf{r})d^3 r </math>
또는
: <math> U_e = \frac{1}{8 \pi \varepsilon_0} \int \frac{\rho(\mathbf{r}) \rho(\mathbf{r}')}{|\mathbf{r}-\mathbf{r}'|}d^3 r d^3 r'</math>
의 에너지를 저축할 수 있다.

또, [[전류]]가 [[전류 밀도]] '''j'''로 분포하고 있는 경우
: <math> U_m = \frac{1}{2} \int \mathbf{j}(\mathbf{r}) \cdot \mathbf{A}(\mathbf{r})d^3 r </math>
또는
: <math> U_m = \frac{\mu_0}{8 \pi} \int \frac{\mathbf{j}(\mathbf{r}) \cdot \mathbf{j}(\mathbf{r}')}{|\mathbf{r}-\mathbf{r}'|}d^3 r d^3 r'</math>
의 에너지를 저축할 수 있다.

이것들을 장소의 양으로 나타내면
: <math> U_e = \frac{\varepsilon_0}{2} \int \mathbf{E}^2d^3 r </math>
: <math> U_m = \frac{1}{2\mu_0} \int \mathbf{B}^2d^3 r </math>
위와 같이 정리할 수 있다.

=== 에너지 밀도 ===
[[에너지 밀도]]는
: <math> u = \frac{1}{2}(\mathbf{E} \cdot \mathbf{D} + \mathbf{B} \cdot \mathbf{H})</math>
:: <math> = \frac{1}{2}\left(\varepsilon \mathbf{E}^2 + \frac{1}{\mu} \mathbf{B}^2 \right)</math>
로 정의되는 [[물리량]]이다.

전자기장이 가지는 에너지의 밀도를 나타내고 있어 전자기장이 외부에 일을 하지 않는 경우
: <math>\frac{\partial u}{\partial t} + \mathrm{div}\mathbf{S} = 0</math>
의 [[연속의 방정식]]을 채운다. 여기서, S는 [[포인팅 벡터]]이다. 포인팅 벡터는 전자기장의 에너지의 흐름을 나타내고 있어 이 식은 전자장의 에너지가 보존하고 있는 것을 나타내고 있다.

== 같이 보기 ==
{{위키공용분류}}
* [[맥스웰 방정식]]
* [[포인팅 벡터]]

{{전거 통제}}

[[분류:전자기학]]
[[분류:물리학 개념]]