전기 회로 (전압·전류·저항·옴의법칙)
전기 회로는 전기·자기의 출발점이에요. ① 전류 (Current·I): 전하의 흐름. I = Q/t (전하량/시간)·단위 A (Ampere). 전류 방향 = 양전하 흐름 (실제는 전자가 반대로 흐름). ② 전압 (Voltage·V): 전기 에너지의 "높이"·단위 V (Volt). 건전지·콘센트의 전압. 한국 가정용 = 220V. ③ 저항 (Resistance·R): 전류 흐름을 방해하는 정도·단위 Ω (Ohm). R = ρL/A (저항률·길이·단면적)·온도 ↑ → 저항 ↑ (대부분의 도체). ④ 옴의 법칙 (Ohm's Law): V = IR (전압 = 전류 × 저항). 전기 회로의 절대 핵심. ⑤ 직렬 회로: R = R₁ + R₂ (저항의 합). 전류 일정·전압 분배. 한 곳 끊기면 전체 끊어짐. ⑥ 병렬 회로: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ (역수의 합). 전압 일정·전류 분배. 한 곳 끊겨도 다른 곳 작동 (가정 회로). ⑦ 전력 (Power·P): P = VI = I²R = V²/R·단위 W. 전기 요금 = kWh (전력 × 시간). 초6 '전기의 이용'에서 회로 입문, 중3에서 옴의 법칙·직렬/병렬, 고등에서 키르히호프 법칙으로 심화. 시험에서 "회로 분석 + 전류·전압 계산" 거의 매년 출제.
전기장·전위 (쿨롱·축전기)
전기장은 전하 주변에 형성되는 "힘의 영역"이에요. ① 정전기: 마찰로 전자 이동 → 양·음전하 분리. 같은 전하 = 척력·다른 전하 = 인력. ② 쿨롱 법칙 (Coulomb's Law): F = kq₁q₂/r² (두 전하 사이 힘). 거리의 제곱에 반비례. 만유인력과 비슷한 형태. ③ 전기장 (Electric Field·E): 단위 전하가 받는 힘. E = F/q. 단위 N/C 또는 V/m. 양전하 주변 = 발산·음전하 = 수렴. ④ 전위 (Electric Potential·V): 단위 전하의 위치에너지. V = U/q. 전압 = 두 점의 전위차. 등전위면 = 전위 같은 면 (전기장과 수직). ⑤ 축전기 (Capacitor·C): 전하를 저장. C = Q/V·단위 F (Farad). 평행판 축전기 C = εA/d. 스마트폰·카메라 플래시·메모리에 사용. ⑥ 유전체 (Dielectric): 축전기 사이에 넣으면 용량 ↑. ⑦ 정전기 응용·예방: 복사기 토너 부착·번개 (구름 전하 방전)·정전기 방지 시트. 초등에서 정전기 입문, 중등에서 안 다룸 (고등에서 본격), 고등에서 쿨롱 법칙·축전기 정량 분석. 시험에서 "두 전하 사이 힘" 계산 단골.
자기장·전자기 유도 (오른손·플레밍·렌츠·패러데이)
자기와 전기는 "전자기"라는 같은 현상의 두 측면이에요. ① 자기장 (B): 자석·전류 주변. 단위 T (Tesla). 자석 = 영구 자기·전류 = 일시 자기 (전자석). ② 자기력 = F = BIL (전류 도선)·F = qvB (운동 전하). 방향 = 오른손 법칙 (전류 방향 + 자기장 방향 → 힘 방향). 플레밍 왼손 법칙 (모터)·오른손 법칙 (발전기). ③ 솔레노이드 (코일): B = μ₀nI. 전류 ↑·코일 수 ↑ → 자기장 ↑. 전자석. ④ 전자기 유도 (Electromagnetic Induction·패러데이 법칙): 자기력 변화 → 유도 기전력. ε = -dΦ/dt. 발전기·변압기·인덕션 쿡탑·무선 충전 모두 같은 원리. ⑤ 렌츠 법칙: 유도 전류는 자속 변화를 "방해"하는 방향. 에너지 보존의 결과. ⑥ 모터 vs 발전기: 모터 = 전기E → 운동E (플레밍 왼손)·발전기 = 운동E → 전기E (오른손·전자기 유도). 사실 같은 장치 (역방향 작동). ⑦ MRI·전자레인지·휴대폰·하드디스크 모두 전자기 응용. 초4 '자석의 이용'에서 자석의 성질 입문, 중3 '전기와 자기'에서 전류와 자기장, 고등에서 전자기 유도 정량 분석. 시험에서 플레밍·렌츠·패러데이는 거의 매년 출제.
교류·전자기파 (RLC·전자기파)
교류와 전자기파는 현대 통신의 기반이에요. ① 직류 vs 교류: 직류 (DC) = 일정 방향 (건전지)·교류 (AC) = 방향 주기적 변화 (콘센트). 한국 = 60Hz·미국 = 60Hz·유럽 = 50Hz. ② 교류 발전기 원리: 코일이 자기장 속에서 회전 → 자속 주기적 변화 → 전자기 유도 → 교류. ③ 변압기 (Transformer): 1차 코일 + 2차 코일 + 철심. V₁/V₂ = N₁/N₂ (코일 감은 횟수 비). 송전 시 고전압 (손실 ↓), 가정용 220V로 변환. 직류는 변압 어려움 → 교류 사용 이유. ④ RLC 회로: 저항 (R) + 인덕터 (L) + 축전기 (C). 공명 주파수 f = 1/(2π√LC). 라디오·튜닝의 원리. ⑤ 전자기파 (EM Wave): 전기장과 자기장이 함께 진동하며 빛의 속도 (c = 3×10⁸ m/s)로 전파. 매질 불필요·진공에서도 전파. ⑥ 전자기파 스펙트럼: 라디오파 < 마이크로파 < 적외선 < 가시광선 < 자외선 < X선 < γ선. 파장 짧을수록 에너지 ↑. ⑦ 응용: 통신 (5G·위성)·의료 (X선·MRI·방사선치료)·요리 (전자레인지)·태양광. 고등에서만 본격 학습. 시험에서 "전자기파 종류 비교"·"변압기 계산" 단골 출제.