정전기학
정전기학 (靜電氣學, electrostatics)은 대전 된 물체에 의한 전기장 이 변하지 않을 때의 물리학 을 다루는 학문이다. 일반적으로 정전기학엔 부도체 표면간의 접촉에 따른 전하 의 발생, 즉 정전기 전자 가 다른 물체로 옮겨지면서 일종의 방전 이 일어나기 때문에 일어난다. 인체에 남겨진 정전기는 다른 물체와 접촉했을 때 방전을 일으키면서 쇼크 를 주기도 하는데, 보통 수천~수만 볼트 의 고전압이지만 전류가 약해 인체에 심각한 영향을 주는 경우는 별로 없다.
전위 V 와 전기장
E
→
{\displaystyle {\vec {E}
E
→
=
−
∇
→
V
=
k
Q
r
{\displaystyle {\vec {E}=-{\vec {\nabla }V={\frac {kQ}{r}
쿨롱의 법칙 은 정전기학을 기술하는 가장 기본적인 방정식 으로 두 점전하
Q
1
{\displaystyle Q_{1}
Q
2
{\displaystyle Q_{2}
F
→
=
1
4
π
ε
o
⋅
Q
1
Q
2
r
2
r
^
{\displaystyle {\vec {F}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{o}\cdot {\frac {Q_{1}Q_{2}{r^{2}{\hat {r}
Q
1
{\displaystyle Q_{1}
Q
1
{\displaystyle Q_{1}
전위
r
{\displaystyle r}
1
4
π
ε
o
{\displaystyle {\frac {1}{4\pi \varepsilon _{o}
K
e
{\displaystyle K_{e}
전기장 (단위는 V/m)은 단위 전하(단위는 C)에 작용하는 힘의 크기(단위는 N)로 정의된다. 이 정의와 쿨롱의 법칙을 이용하면 전하
Q
{\displaystyle Q\,}
E
→
{\displaystyle {\vec {E}\,}
E
→
=
Q
4
π
ε
o
r
2
r
^
{\displaystyle {\vec {E}={\frac {Q}{4\pi \varepsilon _{o}r^{2}{\hat {r}
∮
S
E
→
⋅
d
S
→
=
∫
V
ρ
V
⋅
d
V
{\displaystyle \oint _{S}\ {\vec {E}\cdot \mathrm {d} {\vec {S}=\int _{V}\rho _{V}\cdot \mathrm {d} V}
∇
→
⋅
ε
o
E
→
=
ρ
{\displaystyle {\vec {\nabla }\cdot \varepsilon _{o}{\vec {E}=\rho }
∇
2
ϕ
=
−
ρ
ε
o
{\displaystyle {\nabla }^{2}\phi =-{\rho \over \varepsilon _{o}
∇
2
ϕ
=
0
{\displaystyle {\nabla }^{2}\phi =0}
정전기는 표면 스핀 으로 도체 내부 전류, 외부에서 비스듬히 입사한 광, 그리고 다른 물체로 문지름 등에 의해 발생한다.
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