전하,electric_charge

기호:
$Q$ (constant charge)
$q$ (time-varying charge)
단위: C (coulomb)

전하는 움직이는지(rel. 고체,solid esp 반도체,semiconductor의 경우, 전자이동도,electron_mobility - curr 이동도,mobility#s-1) 아닌지 여부가 중요.
가만히 있는 경우 - 이 때를 다루는 학문 분야? 정전기학,electrostatics { WpKo:정전기학 }
움직이는 경우 - 전류 및 자기,자성,magnetism현상이 생기는.

전하가 움직이면(운동,motion?) 전류,electric_current가 생긴다.

전하속도,velocity
$v=0$ : 정지했으면, 주변에 전기장,electric_field을 만드는.
$v=\text{const.}$ : 일정하면, 주변에 자기장,magnetic_field을 만드는. (ex. 전류가 흐르는 도선)
$\exists a$ : 가속도가 존재하면, (가속운동을 하면,) 주변에 전자기장,electromagnetic_field을 만드는. CHK. via https://youtu.be/jpRmbeZEk-U?t=403

전하는 주위 공간을 전기장,electric_field으로 만든다.
전기장안에 있는 전하는 힘(전기력,electric_force)을 받는다.

전하전기장,electric_field을 만든다. 임의의 폐곡면을 통과하는 그 전기장의 선속,flux은, 그 폐곡면 내부 전체 전하량에 비례한다.
(가우스_법칙,Gauss_s_law, 맥스웰 1 방정식)
따름정리: 어떤 폐곡면 내의 전하가 0이면, 그 면을 출입하는 전속,electric_flux은 0이다.
(Fleisch p1-2)

전하는
음전하, -전하, negative charge
전자,electron일수도 있고? 음이온도?
양전하, +전하, positive charge
가상의 ... 전자의 결핍상태? 양공(electron hole) WpEn:Electron_hole일수도 있고.... 이 생각이 맞는지 CHK ... 양공,hole
(위 둘) 서로 부호가
같은 전하들끼리는 (+ +, − −) repulsive 척력
다른 전하들끼리는 (+ −, − +) attractive 인력
(둘 다 전기력,electric_force)
전해질,electrolyte에서는 이온,ion
positive ion
negative ion

1초동안 1 A의 전류,electric_current가 흐른 전하의 양(전하량)이 1 C

Q = I t
1 C = 1 A·s

I = Q / t
1 A = 1 C/s

더 일반적으로는 (? CHK)
I = dQ / dt
t0과 t사이에 전달된 전하: (Q=It의 일반화 버전? CHK)
$Q=\int_{t_0}^{t}Idt$


다른 표현으로는,

$I=\frac{Q}{t}$
$1\mathrm{A}=\frac{1\mathrm{C}}{1\mathrm{s}}$

$i=\frac{dq}{dt}$
$dq=idt$
$q=\int_{0}^{t}idt$


또 이런 표현도.
전류
$i(t)=\frac{dq(t)}{dt}$
그래서 전하
$q(t)=\int_{-\infty}^{t}i(x)dx$


전류와 전하의 관계식

(전류,electric_current $i=dq/dt$ 에서 $dq=idt$ 이므로)

시간 $t_0$ 에서 $t$ 까지 전달된 전하는 다음과 같이 정적분 형태로 나타낼 수 있다.
$\int_{q(t_0)}^{q(t)} dq = \int_{t_0}^{t} idt'$
따라서 $t$ 까지 전체 시간 동안에 전달된 총 전하량은 다음 식과 같다.
$q(t)=\int_{t_0}^t idt'+q(t_0)$

(Hayt의 회로이론 p15)


1 C의 전하 속에는 1/(1.6×10-19) = 6.24…×1018 개의 전자,electron가 있음
1 C : 6.24×1018개의 전자의 전하

전자,electron 하나의 전하는 −1.602×10−19 C
양성자,proton 하나의 전하는 +1.602×10−19 C

전자가 6.25×1018개 모였을 때 −1 C
양성자가 6.25×1018개 모였을 때 +1 C



1. 용어

양전하(positive electric charge)와 음전하(negative …)로 나눌 수 있음

점전하 point charge
선전하 line charge
면전하 surface charge
체적전하 volume charge

시험전하 test charge - 시험전하,test_charge AKA 탐색전하
기본전하,elementary_charge
{
전하는 양자화(quantize)되어 있어서(quantized) 항상
전자,electron의 전하 e = −1.602...×10−19 C (혹시 -e인가?)
또는
양성자,proton의 전하 1.602...×10−19 C (이게 e인가?)
의 정수배로만 존재.
q = N e (N ∈ ℤ)
또는
q = ± N e

그래서 전자 6.25×1018개가 −1 C
(1.602...×10−19의 역수는 6.25×1018)

아무튼 모든 전하 $(q)$ 는 기본전하(량) $(e)$ 의 정수 $(N)$ 배로 존재.

기호 e의 중의성
입자 기호 전하량
전자 e, e- -e
양성자 p +e, e
중성자 n 0

WpKo:기본_전하
양성자 하나의 전하, 혹은 전자 하나의 전하의 절대값
물리상수의 하나

WpEn:Bohr_radius





2. 전하간 힘

전하 사이의 힘은 전기력,electric_force쿨롱_법칙,Coulomb_s_law을 참조.


3. 전하밀도


전하를 나타내는 방법은 개별 전하 개수로 표기하기 보다는 전하밀도로 표기하는 일이 굉장히 잦음. 따라서 전하밀도를 그냥 전하로 부르기도 함. (ex. 선전하밀도→선전하)

체적 전체전하량 CHK
{
전체 전하량은 전하밀도를 적분한 것. 부피전하밀도를 예로 들면,
$Q=\int\rho_v dv=\iiint \rho_v dv$
전하밀도가 일정하다면 단순 곱셈도 ok.
$=\rho_v V$

직각좌표계
직육면체(길이 너비 높이가 l, w, h) 내에 $\rho_v=$ 1C/m3 일 때
$Q=\iiint \rho_v dv$
$=\int_{z=0}^h \int_{y=0}^w \int_{x=0}^l 1 dxdydz = lwh$ (C)

확장: 원통좌표계 (반지름 a, 높이 h인 원주)
$Q=\iiint 1 dv$
$=\int_{z=0}^{h} \int_{\phi=0}^{2\pi} \int_{\rho=0}^{a} d\rho \, \rho d\phi \, dz$
(좌표계 기호 순서가 rho-phi-z이고, 적분기호 쓰는 순서는 그 반대)
$\phi,z$ 에 대해서는 $2\pi h$ 가 상수로 나오고, $\rho$ 는 상수가 아니고 적분해야.
$=(2 \pi h)\left[ \frac12\rho^2 \right]_0^a$
$=\pi a^2 h$

확장: 구면좌표계
반지름 a인 구
$Q=\iiint 1 dv$
$=\int_{\phi=0}^{2\pi} \int_{\theta=0}^{\pi} \int_{r=0}^{a} dr (rd\theta) (r\sin\theta d\phi)$
}
[http]src 2강 1:23

4. 미분전하 dq


curr. goto 전하밀도,charge_density - 현재 저기서 주로 언급됨

5. 전하분포 charge distribution

도체의 경우 겉표면에 균일하게 분포.

전하밀도와 관련이 높다....
기호는 $\rho(\vec{r})$ 인가? (from 차동우; see 가우스_법칙,Gauss_s_law#s-3, 쿨롱_법칙,Coulomb_s_law#s-1)
그렇다면 같은 기호 rho를 쓰는 전하밀도,charge_density(esp. 부피전하밀도), 밀도,density와의 관계는?






6. 형식전하 formal charge (화학)

7. 부분전하 partial charge (화학)

8. 전하보존법칙 law of conservation of electric charge

the (net) electric charge can neither be created nor destroyed
따라서 연속방정식,continuity_equation을 쓸 수 있다 한다...


9. 전하운반자, 전하캐리어, charge carrier

2020-11-22
캐리어,carrier or 전하캐리어,charge_carrier - 전하와 비슷한 개념?
or
운반자,carrier or 전하운반자,charge_carrier
{
전하 캐리어 (charge carrier) 개념이 있음
: 전하,electric_charge를 이동시키는 입자,particle. ex. 전자, 이온, 양공,hole
양공은 준입자이므로 '입자 혹은 준입자', '입자 또는 유사한 것'으로 바꾸어야 하지 않나.

Sub/topics
캐리어밀도,carrier_density or 캐리어농도,carrier_concentration - 밀도,density or 농도,concentration



분류
고체,solid 내의 현상이며
응집물질물리 / 고체물리 / 반도체,semiconductor

}

10. etc

가우스_법칙,Gauss_s_law에 q가 나온다.


charge의 다른 뜻은 충전,charge 그 반대말은 방전,discharge


AKA 전기전하
Keyword: 전하량
Up: 전자기학,electromagnetism
Ref: WpKo:전하