Chapter 1. Definition & unit

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Chapter 1. Definition & unit

1. Introduction 2. Magnetic pole 3. Magnetization

4. Magnetic induction 5. SI unit

6. Kinds of magnetism 7. Unit conversion

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Ampere

-몽마르뜨르 묘지-

앙페르

(Andre Marie Ampere)는 1775년 프랑스 리용부근의 뽈레뮤라는 마을에서 대마상 을 하는 부유한 가정의 아들로 태어났다.

그의 아버지는 비록 상인이었으나 그 지방의 유지였으며, 학식과 덕망이 있어 아들인 앙페르 를 어렸을 때부터 열심히 교육시키기 시작했다.

처음에 라틴어와 그리스어를 가르쳤으나 앙페르는 그러한 고전어 보다는 수학에 소질이 있어, 어렸을 때부터 천재적인 두각을 나타냈다. 그의 뛰어난 기억력과 예리한 판단력은 매우 비범 하여, 이미 12살 때에 대수학과 기하학을 거의 터득하여 수학의 계산에 있어서는 어려움을 느끼지 않을 정도였다.

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Unit system

-Not italic

(cf, equation is italic)

-Capital letter, small letter are different.

-Space between number and unit

Example for wrong expression

-Weight : 100 KG  100 Kelvin-giga

-Speed : 120 KM/H  100 Kelvin-Mega / Henry -Frequency : 975 KHz  975 Kelvin-Hertz

-Length : 2 MM  2 mega-mega

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1.1 Introduction

• History : Magnetite

Gilbert : Magnetite, 1600

Oersted : Current-magnetic field, 1820

Coulomb : Magnetic force between N-S poles, 1785 Ewing – Hysteresis loop, 1880, (M.)

Faraday : Magnetic induction, 1852 Maxwell – Electromagnetic wave, 1873

• Theory (Beginning of 20 C) Curie – Temperature effect, Langevin, Weiss,

• Applications

Transformer – 1900, Permalloy – 1915 Alnico – 1931, Ferrite – 1940

Amorphous – 1980 High Tc SC – 1986 Magnetoresistance - 1988

Prof. Lebedev

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• Force : Caused by magnetic poles at end, P (Coulomb’s law)

2 2 1

d P F = P

• Proportional constant : 1 (cgs unit) unit strength of pole

⇒1 cm, 1dyne force

(1dyne : 1g x 1cm/sec² ) F : Force

P₁P₂: pole strength d : distance

1.2 Magnetic pole

d

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Charles Coulomb

(1736 ~ 1806)

전기학 이론의 선구자였던 쿨롱은 1736년 프랑스 에서 출생했다. 그는 군대에서 기술자로 근무했고 1789년 프랑스혁명이 시작될 무렵 은퇴한 뒤 과학 연구에 몰두하게 된다.

전기에 관한 그의 논문들이 1785년 - 1789년 사 이에 발표되었으며 이들은

프와송의 전기에 대한

수학적이론의 근간이 되었다. 그는 비틀림저울(그 림)을 써서 전기척력에 대한 프리슬리(Priestley)의 법칙을 설명하고 인력의 경우로 확장했다

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H p

F = ⋅

d

2

H = p

1 Oe : 1 dyne for unit pole

Definition : field strength

O Field strength, H

H F

Christian Oersted (1775 ~ 1851)

1820년 4월 어느날 저녁 강연중에 그는 전류 에 의해 자침이 움직이는 것을 발견하였다.

이 발견이 중요하다는 것은 급속히 인식되었 다. 그는 유능한 스승이자 강연자였고 많은 수의 저작을 남겼다. 그는 또 과학적인 지식 을 일반 대중에게 알리는데 진략하였다

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O 자기 모멘트 (magnetic moment)

(a) (b)

O 자화강도, 자화 (magnetization :

M

)

) ( 2

) 2 (

) ( 2

) 2 (

b l

p l

p m

a l

p l

p m

=

l 2 l

V l p V

M = m = E m H 

 ⋅

−

=

unit : ergs/Oe^. cm³ = emu/cm³ emu/g

1.3 Magnetization

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1.4 Magnetic induction B

Current : production of H H : cause M

Magnetic induction B = H + 4 π M (cgs)

o unit

H : Oersted (Oe) M : emu/cm³ B : gauss (G)

(SI)

)

( H M

B = µ

_o

+

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가우스

(1777.4.30~1855.2.23)

독일의 수학자. 대수학 해석학 기하학 등 여러 방면에 걸쳐서 뛰어난 업적을 남겨, 19세기 최대의 수학자라고 일컬어진다. 수 학에 이른바 수학적 엄밀성과 완전성을 도 입하여, 수리물리학(數理物理學)으로부터 독립된 순수수학의 길을 개척하여 근대수학 을 확립하였다. 한편 물리학, 특히 전자기 학(電磁氣學) 천체역학(天體力學) 중력론 (重力論) 측지학(測地學) 등에도 큰 공헌을 하였다. 이상과 같이 수학자이며 동시에 관 측자이기도 했던 그는 ‘괴팅겐의 거인(巨人)’으로서 이름을 남겼지만, 우선권 다툼 이라든지 후진의 업적에 대한 냉담한 태도 등으로 가끔 나쁜 평을 받게 된 것은 아마 도 완전성을 중요하게 여긴 그의 성격 탓인 지도 모른다. 그의 좌우명은 “수(數)는 적으

나 완숙하였도다”였다. .

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1.5. Kinds of magnetism

Macroscopic characteristics

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Temperature dependence

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permeability, susceptibility

O 투자율 (permeability) : µ

Η

μ = Β

µ = 1 + 4 π χ (B = H + 4 π M) Η

π M 1+ 4

=

Η x = Μ

O 자화율 (susceptibility) : χ

O Magnetic materials

반자성 (diamagnetic) : χ ~ - 2 × 10^-6(Cu, He) 상자성 (paramagnetic) : χ ~ + 2 × 10^-5(Na, Al) 강자성 (ferromagnetic) : χ ∼ 103 (Fe, Co, Ni)

페리자성 (ferrimagnetic) : (Fe₃O₄)

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Magnetic characteristics

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1.6 Relationship between current and magnetic field

Christian Oersted (1775 ~ 1851)

1820년 4월 어느날 저녁 강연중에 그는 전류 에 의해 자침이 움직이는 것을 발견하였다.

이 발견이 중요하다는 것은 급속히 인식되었 다. 그는 유능한 스승이자 강연자였고 많은 수의 저작을 남겼다. 그는 또 과학적인 지식 을 일반 대중에게 알리는데 진략하였다

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r H i

i l d

H ⋅ = ⇒ = 2 π

∫

Ampere’s Law

Magnetic materials : Atomic dipole moment  Ampere’s circulating current

O magnetic moment

A i m

l p

m = ⇒ =

Christian Oersted :

- Unification of two sciences (Electricity & magnetism)

- Atomic current concept 100 years before electron discovery

Orbital & spin angular momentum

Quantum number

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SI : originated from current

O unit conversion

H : 1 A/m = 4π x10^-3Oe B : 1 T = 10⁴ G

M : 1 weber/m² = 10⁴/4

π

^emu/cm³ O H unit : (A/m)

O B unit : 1 weber/m² (tesla : T)

flux

1 weber (Wb) = 1V ^. 1S

= 10⁸ Mx

r H i

π

= 2

r

i

1 turn coil

(variation with same ratio)

B

1.7 SI unit

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미국의 전기공학자. 크로아티아 출생. 그라 츠의 공업학교와 프라하대학에서 공부하였 다. 오스트리아 정부의 전신국에 근무하다 가, 후에 부다페스트 및 파리에서 전기기사 로 일하였다. 1884년 미국으로 건너가 에디 슨 회사에서 수년간 발전기와 전동기(電動機)를 연구, 뉴욕에서 테슬라 연구소를 설 립하고, 88년 최초의 교류유도전동기(交流誘導電動機), 91년 테슬라 변압기 등을 만 들었다. 95년 그가 개발한 2상교류방식은 웨스팅하우스사(社)에 의하여 나이아가라 수력발전소에 이용되었다. 자기력선속밀도 (磁氣力線束密度)의 단위인 테슬라는 이 이

름에서 딴 것이다. .

테슬라

(1856.7.9~1943.1.7)

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1.8 Unit conversion

m web/A

10 4 ×

⁷

⋅

= π

⁻

μ

o

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