전자기학은 오늘날 물리학에서 뿐만 아니라 전기와 관련된 분야 및 전자기기 산업 등의 첨단 과학기술 산업 분야에도 널리 이용되는 중요한 학문 분야이다. 하지만, 많은 학생들이 전자기학은 어려운 학문 중의 하나로 인식되고 있는 것도 사실이다. 따라서 전자기학 분야에 친숙하지 않은 학생들이 잘 이해할 수 있도록 기본적인 개념이해와 함께 이론을 바탕으로 실생활에서 자주 응용되는 내용을 함께 설명하였다. 이를 통해 기본개념의 이해를 바탕으로 응용적인 측면을 고려하여 이해도를 높이도록 노력하였다. 또한 개념을 설명하는 과정에서 도입되는 복잡한 수식은 보충자료를 통하여 스스로 이해하는 데 도움을 주도록 노력하였다.

개념적으로 이해도를 높이도록 노력하였지만, 미흡하고 부족한 점이 많으리라 판단한다. 이 책을 이용하실 독자들께서 미비한 점을 지속적으로 지적하여 주기를 바라며 앞으로도 지속적인 교정 및 수정을 통해 독자들로부터 사랑받는 교재가 되도록 노력하겠다. 우리말로 설명하는 과정에서 어색한 부분이 있을 수 있어 고유명사는 대부분 원어를 그대로 사용하였고 전문용어는 물리학 용어집을 사용하여 설명하였다. 또한 원어를 알아둘 필요가 있는 용어는 원어를 괄호 속에 첨부하였다.

Chapter 01 전자기학과 전자기적 물리량에 대한 표현

1.1 전자기학에 대한 정의 1

1.1.1 하전입자가 정지상태로 존재하는 경우/2

1.1.2 하전입자가 일정한 속도로 움직이는 경우/3

1.1.3 하전입자가 가속운동을 하는 경우/4 1.1.4 전자기학의 분류/4

1.2 물리량 및 물리량의 표현 5

1.2.1 물리량의 분류/5 1.2.2 두 벡터의 덧셈 및 뺄셈/5

1.2.3 두 벡터의 곱셈/7

1.3 기울기 벡터(Gradient) 11

1.4 발산(Divergence) 15

1.5 회전(Curl) 18

1.6 벡터 미분연산자 21

□ 보충 자료 24

□ 연습문제 27

□ 참고자료 28

Chapter 02 정전기학

2.1 전하 29

2.1.1 물체를 대전시키는 방법/31

2.2 쿨롱(Coulomb)의 법칙 33

2.3 전기장 39

2.4 정전기적 전위 44

2.5 도체와 절연체 49

2.6 가우스의 법칙 50

2.7 가우스 법칙의 응용 55

2.8 전기쌍극자 59

2.9 다중극 전개 63

□ 보충 자료 66

□ 연습문제 69

□ 참고자료 71

Chapter 03 전위와 전기장의 해

3.1 푸아송 방정식(Poisson‘s equation) 74

3.2 라플라스 방정식(Laplace‘s equation) 75

3.3 경계조건과 유일해 76

3.3.1 구 좌표계에서의 라플라스 방정식에 대한 해/ 79

3.3.2 크기와 방향이 일정한 전기장 속에 있는 반경  인 도체구/ 82

3.3.3 원통 좌표계에서의 라플라스 방정식에 대한 해/ 85

3.3.4 직각 좌표계에서의 라플라스 방정식에 대한 해/ 88

3.4 영상 전하법 91

3.4.1 점 전하와 무한도체로 이뤄진 계에서의 전위 /93

3.4.2 점 전하와 도체구로 이뤄진 계에서의 전위/97

3.4.3 선 전하와 도체로 이뤄진 계에서의 전위/101

3.5 푸아송(Poisson) 방정식의 해 106

□ 연습문제 112

□ 참고자료 114

Chapter 04 유전물질에서의 정전기장

4.1 편극(극 갈림) 115

4.1.1 유전체 /115 4.1.2 유도 쌍극자/116

4.1.3 극성분자의 정렬/120 4.1.4 편극밀도/126

4.1.5 일상생활에서 극성분자 물질의 응용/127

4.2 유전체 내에서의 분자장 129

4.3 편극된 물체가 만드는 전기장 135

4.4.1 편극된 물체 외부에서의 전위와 전기장 /135

4.4.2 속박전하에 대한 물리적 원인/137

4.4 전기변위 140

4.5 전기 감수율과 유전상수 143

4.6 서로 다른 두 매질 경계면에서의 경계조건 150

4.7 선형 등방성 유전체가 있는 경곗값 문제 152

4.8 유전체에 대한 전기 영상법 156

□ 보충 자료 159

□ 연습문제 162

□ 참고자료 164

Chapter 05 정전기 에너지

5.1 점 전하 분포의 에너지 166

5.2 연속전하 분포에 대한 정전기 에너지 168

5.3 정전기장의 에너지 밀도 171

5.4 축전기 174

5.4.1 축전기의 연결/174 5.4.2 축전기의 응용/176

5.5 힘과 토크 177

5.5.1 도체, 점 전하 및 유전체들로 구성된 고립계/177

5.5.2 고립계는 아니지만 계를 이루고 있는 각 도체의 전위가 일정한 경우/181

□ 연습문제 186

□ 참고자료 187

Chapter 06 전류

6.1 전류의 성질 189

6.2 연속방정식 191

6.3 전기전도도와 옴의 법칙 193

6.4 연속매질에서의 정상전류 196

6.5 정전기적 평형상태로의 접근 199

6.6 전도에 대한 미시적 이론 201

6.7 회로망과 키르히호프의 법칙 203

□ 보충 자료 209

□ 연습문제 212

□ 참고자료 213

Chapter 07 정상전류에 의한 자기장

7.1 자기유도란? 215

7.2 전류가 흐르는 도체에 작용하는 힘 219

7.3 비오-사바르 법칙 225

7.3.1 비오-사바르 법칙의 응용/226

7.4 자기장 의 발산과 회전 230

7.4.1 자기장 에 대한 발산/230 7.4.2 자기장 에 대한 회전/231

7.5 앙페르의 회로법칙 232

7.6 자기벡터전위 234

7.7 전류  가 흐르는 폐회로부터 멀리 있는 곳의 자기장 240

□ 보충 자료 245

□ 연습문제 249

□ 참고자료 251

Chapter 08 물질의 자기적 성질

8.1 물질의 자기적 성질 253

8.2 자화밀도 256

8.3 자화세기  265

8.4 자기장  와 자화세기 의 비교 267

8.5 자화된 물질이 만드는 자기장 274

8.6 자기 감수율과 투자율 및 자기이력 곡선 276

8.7 자기장에 대한 경계조건 284

8.8 자기물질을 포함하는 경계치 문제 풀어보기 286

□ 보충 자료 293

□ 연습문제 297

□ 참고자료 298

Chapter 09 미시적 자기이론

9.1 물질 내에서의 분자장 300

9.2 반자성의 근원 302

9.3 상자성의 근원 307

9.4 강자성의 원리 310

□ 보충 자료 315

□ 연습문제 318

□ 참고자료 319

Chapter 10 전자기 유도

10.1 전자기 유도 321

10.2 자체인덕턴스 328

10.3 상호인덕턴스 331

10.4 직렬 및 병렬회로에서의 인덕턴스 334

□ 보충 자료 337

□ 연습문제 342

□ 참고자료 343

Chapter 11 자기에너지

11.1 자기에너지 345

11.2 여러 개의 회로가 결합된 회로에서의 자기에너지 347

11.3 자기장 내에서의 에너지 밀도 351

11.4 자기력과 회전토크 356

11.5 히스테리시스 손실 362

□ 연습문제 367

□ 참고자료 368

Chapter 12 맥스웰 방정식

12.1 맥스웰 이전의 전기역학 : 변위전류 369

12.2 맥스웰이 앙페르의 법칙을 수정한 방법 371

12.3 물질 속에서의 맥스웰 방정식 375

12.4 전자기 에너지 378

12.5 파동방정식 384

12.6 비전도성 매질에서의 단색 평면파 387

12.7 경계조건 391

□ 연습문제 401

□ 참고자료 402

Chapter 13 전자기파의 전파

13.1 파동방정식 403

13.1.1 단색 평면파/403 13.1.2 전자기파의 에너지와 운동량/405

13.2 물질 속에서의 전자기파 412

13.2.1 선형매질 속에서의 전자기파/412

13.2.2 두 선형매질의 경계면에 수직 입사하는 전자기파의 전파특성/413

13.2.3 두 선형매질의 경계면에 비스듬히 입사하는 전자기파의 전파특성/418

13.2.4 전자기파의 편광에 따른 반사와 굴절/420

13.3 전도성 매질에서의 전자기파 432

13.4 수직 입사하는 전자기파에 대한 도체 표면에서의 반사 441

13.5 완전도체 평면 사이에서의 전자기파 전파 445

13.6 속이 빈 도파관 내에서의 전자기파의 전파 451

13.7 직사각형 도파관에서의 TE 및 TM 전자기파 455

13.7.1 직사각형 도파관에서의 전자기파의 전파/457

13.7.2 TE 모드/461

13.7.3 직사각형 도파관에서 TE10 모드의 진행 특성/465

13.7.4 TM 모드/471

13.8 빛의 분산-진동수와 비전도성 매질에서의 진행 특성 476

□ 보충 자료 482

□ 연습문제 486

□ 참고자료 487