변위 전류와 맥스웰 방정식

1. 변위 전류와 맥스웰 방정식

그림 . 충전 콘덴서(capacitor) 모식도
변화하는 자기장은 암페어의 법칙(Ampere’s Law)에 의해 자기장을 발생시킨다. 암페어의 법칙(Ampere’s Law)에 관한 식은 아래와 같다.

우리는 실생활에서 흔히 사용하는 충전 콘덴서(charging a capacitor)의 원리를 변위 전류와 맥스웰 방정식을 통해 파악할 수 있다. 오른쪽의 [그림 1]은 가정에서 흔히 사용하는 충전 콘덴서(capacitor)를 나타낸 그림이다. 그림에서 전도 전류는 왼쪽 판(Q)으로 전달되며 나머지 판(-Q)에서는 전도 전류가 밖으로 나간다. 이 과정에서 판들 사이의 전하량(Q)과 전기력(E)이 증가한다. 물론 이때 암페어의 법칙(Ampere’s Law)이 성립된다.
콘덴서(capacitor)가 충전됨에 따라 표면의 전기력과 자기속이 증가한다. 이때 전도 전류(conduction current)에 대한 식은 다음과 같다.

여기서 에 관한 식은 전하량이 전류용량과 기전력의 곱인 것으로 이용해 아래와 같은 방법으로 도출된 것이다.
그림 . 전류가 흐르는 가상적인 두 개의 판
[그림 2]는 전류가 흐르는 가상적인 두 개의 판을 나타낸 것이다. 이때 [그림 2]에서 흐르는 전류를 변위 전…(생략)