공학도를 위한 전자기학

CHPTER 01 전자기학의 소개

1.1 단위와 단위 변환 33
1.2 전자기학의 원리를 이해해야 하는 까닭 35
1.3 간추린 전자기학의 역사 44
1.4 한눈에 살펴보는 전기장과 자기장 46
1.5 전자기학의 응용 범위 47
1.5.1 전송선로 47
1.5.2 안테나 50
1.5.3 전자파 장해와 전자파 적합성 51
1.5.4 통신 시스템의 설계 58
1.5.5 고속 디지털 장치의 설계 59
■ 요약 60
■ 연습문제 62

CHPTER 02 벡터 연산

2.1 벡터 66
2.2 벡터의 덧셈과 뺄셈 67
2.3 벡터의 점곱 67
2.4 벡터의 가위곱 68
2.5 직각 좌표계 69
2.6 원통 좌표계 77
2.7 구면 좌표계 80
2.8 선적분 84
2.9 면적분 91
2.10 전기장과 자기장 97
■ 요약 104
■ 연습문제 106

CHPTER 03 정전기장과 정자기장

3.1 전하와 쿨롱 법칙 115
3.2 전기장 벡터 120
3.2.1 전하분포가 발생시키는 전기장의 계산 121
3.3 전기선다발 밀도와 유전체 127
3.4 전기장에 적용되는 가우스 법칙 134
3.4.1 다양한 전하분포의 전자기장 계산 137
3.5 전압 144
3.5.1 다양한 전하분포의 전압 계산 149
3.5.2 전위분포(전압)에서 전기장 구하기 155
3.6 커패시턴스 157
3.6.1 다양한 구조의 커패시턴스 계산 159
3.7 전류와 자기선다발 밀도 벡터 162
3.7.1 비오-사바르 법칙 165
3.7.2 다양한 전류분포의 자기선다발 밀도 계산 166
3.8 자기장 벡터와 자성체 174
3.9 암페어 법칙 180
3.9.1 다양한 전류분포의 자기장 계산 181
3.10 자기장에 적용되는 가우스 법칙 186
3.11 인덕턴스 187
3.11.1 다양한 구조의 인덕턴스 계산 189
3.12 전하와 전류에 작용하는 힘 195
3.13 실무응용 예 197
3.13.1 고전압 송전선 197
3.13.2 정전기 방전 200
3.13.3 전자파 장해 204
3.13.4 부품의 기생효과 207
3.13.5 정전기 차폐 210
3.13.6 전기 발전기와 전기 모터 215
■ 요약 219
■ 연습문제 223

CHPTER 04 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장

4.1 패러데이 법칙 239
4.1.1 미분형 패러데이 법칙 260
4.2 암페어 법칙 266
4.2.1 미분형 암페어 법칙 271
4.3 가우스 법칙 273
4.3.1 미분형 가우스 법칙 273
4.4 전하의 보존 277
4.5 맥스웰 방정식 279
4.6 전자기장의 전력밀도와 포인팅 벡터 280
4.7 경계 조건 283
4.7.1 완전도체 경계면에서의 경계조건 289
4.8 영상법 291
4.9 사인함수 형태의 전기장과 자기장 295
4.10 전류 프로브 299
■ 요약 303
■ 연습문제 305

CHPTER 05 전자기파의 전파

5.1 손실이 없는 매질을 전파하는 균일평면파 315
5.2 손실이 있는 매질을 전파하는 균일평면파 329
5.3 균일평면파의 전력 338
5.4 침투깊이 341
5.5 매질의 경계면에 수직으로 입사하는 균일평면파 347
5.5.1 특성이 좋은 도체에 수직으로 입사하는 균일평면파 356
5.6 스넬 법칙 362
5.7 실무응용 예 366
5.7.1 전송선로 366
5.7.2 안테나 368
5.7.3 잠수함과의 통신 369
5.7.4 레이돔 설계 371
5.7.5 전자장비의 차폐 375
5.7.6 초고주파의 인체 위해성 381
5.7.7 광섬유 케이블 384
■ 요약 387
■ 연습문제 390

CHPTER 06 전송선로

6.1 전송선로 방정식 400
6.1.1 전송선로의 종류 400
6.1.2 전송선로 방정식 402
6.1.3 단위길이당 파라미터 405
6.2 전송선로의 시간영역 해석 413
6.2.1 일반해 413
6.2.2 파의 움직임과 반사계수 415
6.2.3 SPICE 모형 429
6.3 전송선로의 페이저 해석 437
6.3.1 일반해 439
6.3.2 반사계수와 입력임피던스 440
6.3.3 입력단자와 출력단자의 전압과 전류 442
6.3.4 SPICE 해석 446
6.3.5 전송선로 상에서 위치의 함수인 전압과 전류 448
6.3.6 임피던스정합과 VSWR 452
6.3.7 전송선로의 전력 전달 454
6.4 스미스 차트 457
6.5 전송선로의 집중회로 근사모형 468
6.6 손실이 있는 전송선로 470
6.6.1 저주파에서의 손실이 있는 전송선로 모형 475
6.7 실무응용 예 476
6.7.1 고속 디지털 상호연결선과 신호무결성 476
6.7.2 전송선로로 만드는 초고주파 부품 491
6.7.3 안테나 급전선 495
6.7.4 전송선로 사이의 혼선 497
6.7.5 혼선을 줄이는 차폐 도선과 꼰 도선 503
■ 요약 506
■ 연습문제 509

CHPTER 07 안테나

7.1 헤르츠 쌍극자 안테나 525
7.1.1 원거리장 528
7.1.2 방사전력 530
7.2 1/2파장 쌍극자 안테나와 1/4파장 단극자 안테나 533
7.3 안테나 배열 543
7.4 안테나의 특성 551
7.4.1 방향성과 이득 551
7.4.2 유효 개구면 556
7.4.3 프리스 전송 방정식 559
7.5 실무응용 예 562
7.5.1 전송선로에서 생기는 방사성 방출 562
7.5.2 위상 배열 레이더 566
7.5.3 위성 통신 링크의 설계 570
7.5.4 전송선로에 유도되는 방사성 잡음 571
■ 요약 578
■ 연습문제 581

부록 A 경계면에 비스듬히 입사하는 균일평면파
A.1 수직편파 586
A.2 수평편파 590
A.3 브루스터 각 591

■ 찾아보기 595

차례 : 실무응용 예

1장 전자기학의 소개
(1) 전송선로 47
(2) 안테나 50
(3) 전자파 장해와 전자파 적합성 51
(4) 통신 시스템 설계 58
(5) 고속 디지털 장치의 설계 59
3장 정전기장과 정자기장
(6) 고전압 송전선 197
(7) 정전기 방전 200
(8) 전자파 장해 204
(9) 부품의 기생효과 207
(10) 정전기 차폐 210
(11) 전기 발전기와 전기 모터 215
4장 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장
(12) 전류 프로브 299
5장 전자기파의 전파
(13) 전송선로 366
(14) 안테나 368
(15) 잠수함과의 통신 369
(16) 레이돔 설계 371
(17) 전자장비의 차폐 375
(18) 초고주파의 인체 위해성 381
(19) 광섬유 케이블 384
6장 전송선로
(20) 고속 디지털 상호연결선과 신호무결성 476
(21) 전송선로로 만드는 초고주파 부품 491
(22) 안테나 급전선 495
(23) 전송선로 사이의 혼선 497
(24) 혼선을 줄이는 차폐 도선과 꼰 도선 503
7장 안테나
(25) 전송선로에서 생기는 방사성 방출 562
(26) 위상 배열 레이더 566
(27) 위성 통신 링크의 설계 570
(28) 전송선로에 유도되는 방사성 잡음 571

차례 : 표
표 1.1 SI 접두어 33
표 1.2 사인파의 주파수와 이에 대응하는 파장 38
표 1.3 전자 시스템의 주파수 대역과 파장 40
표 1.4 진폭 5V, 주파수 600MHz, 상승/하강 시간 500ps, 듀티사이클 50%인 디지털 클록 신호의 스펙트럼(주파수) 성분 44
표 3.1 마찰 대전서열 201
표 4.1 맥스웰 방정식 279
표 5.1 여러 가지 유전체의 상대 유전율 320
표 5.2 여러 가지 금속의 상대 투자율과 전도율 (구리의 전도율을 기준으로 한 값) 320
표 5.3 사인파의 주파수와 이에 대응하는 파장 326
표 5.4 구리도체의 침투깊이 343