리모트 마스터국 - 네트워크를 관리하는 국에서 1네트워크에 1대만 존재한다. 리모트 마스터국에 사이클릭 전송의 각 국 송신 범위를 할당합니다.
리모트 I/O국 - 리모트 마스터국에서 할당할 수 있는 범위에 따라 사이클릭 전송을 하는 국입니다.
예약국 - 실제로는 네트워크에 접속되어 있지 않은 국입니다, 장래 접속할 국으로 네트워크의 총국수에 포함해 둡니다.
중계국 - 다른 네트워크에 대한 트랜전트 전송을 중계하는 국, 네트워크 모듈의 링크 디바이스를 다른 네트워크 모듈에 전송하는 국 , 1대의 PLC에 복수의 네트워크 모듈이 장착되어 있음.
복렬 - 이상국이 정상 상태가 되었을 때 데이터 링크를 재개하는 기능입니다.
해열 - 데이터링크 이상 발생시 데이터 링크를 정지하는 기능.
디바이스 - CPU모듈이 내부에 가지고 있는 디바이스 (X/Y/M/D 등)입니다.
링크 디바이스 - 네트워크 모듈이 내부에 가지고 있는 디바이스 (LB/LW/LX/LY) 입니다.
링크 스캔 타임 - 네트워크의 각 국이 차례로 데이터를 송신하여 1바퀴 도는데 필요로 하는 시간, 링크 스캔 타임은 데이터량이나 트랜전트 전송 요구 등에 의해 변동된다.
링크 리프레시 - 리모트 마스터국에서 마스터 모듈의 링크 디바이스와 CPU모듈의 디바이스 간의 데이터를 전송하는 기능, 링크 리프레시는 CPU모듈의 시퀀스 스캔의 "END'처리" 시에 실행된다.
I/O 리프레시 - 리모트 I/O국에서 리모트 I/O 모듈의 링크 디바이스와 아래의 디바이스 간에 데이터를 전송하는 기능
입출력 모듈의 디바이스 , 인텔리전트 기능 모듈의 디바이스
자동 리프레시 - 리모트I/O국에서 리모트I/O모듈의 디바이스와 인텔리전트 기능 모듈의 디바이스 간에 데이터를 전송하는 기능.
버퍼메모리 - 인텔리전트 기능 모듈이 내부에 가지고 있는 메모리로, 일시적으로 데이터를 기억한다. 네트워크 모듈에는 사용자가 사용할 수 있는 버퍼메모리 영역이 없다.
배턴 패스 - 네트워크에 데이터를 송신하기 위한 송신 데이터 입니다.
제품구성
QJ71LP21 - QJ71LP21형 MELSECNET/H 네트워크 모듈(광 루프 타입)
QJ71LP21-25 - QJ71LP21-25형 MELSECNET/H 네트워크 모듈(광 루프 타입)
QJ71LP21S-25 - QJ71LP21S-25형 MELSECNET/H 네트워크 모듈(광 루프 타입, 외부 공급 전원 기능 내장)
QJ71LP21G - QJ71LP21G형 MELSECNET/H 네트워크 모듈(광 루프 타입)
QJ71BR11 - QJ71BR11형 MELSECNET/H 네트워크 모듈(동축 버스 타입), F형 커넥터 (A6RCON-F)
QJ71LP25-25 - MELSECNET/H 네트워크 모듈(광 루프 타입)
QJ72LP25G - MELSECNET/H 네트워크 모듈(광 루프 타입)
QJ72BR15 - MELSECNET/H 네트워크 모듈(동축 버스 타입), F형 커넥터(A6RCON-F)
동축 버스 시스템에서는 네트워크의 마지막 국에 종단 저항(70Ω)이 필요 합니다. 종단 저항은 QJ71BR11, QJ72BR15에 동봉되어 있지 않으므로 사용자가 준비 필요
1장 개요
MELSECNET/H 네트워크에는 다음 2종류의 시스템이 있다.
①관리국 - 일반국 간에 교신하는 PLC 간 네트워크
②리모트 마스터국 - 리모트 I/O국 간에 교신하는 리모트 I/O 네트워크
Q00JCPU, Q00CPU, Q01CPU는 MELSECNET/H 네트워크 시스템에서는 리모트 I/O 네트워크를 구축할 수 없다.
종래 MELSECNET/10H라고 부르던 네트워크는 앞으로는 MELSECNET/H 로 표현합니다. 리모트 마스터국에 장착하는 네트워크 모듈은 마스터 모듈로 표현합니다. 리모트 I/O국에 장착하는 네트워크 모듈은 리모트I/O 모듈로 표현합니다.
MELSECNET/H의 리모트 I/O 네트워크는 기존의 MELSECNET/10 네트워크 시스템의 리모트 I/O 네트워크를 고기능화, 대용량화한 시스템, MELSECNET/H의 리모트 I/O 네트워크에서는 기본 베이스 모듈이나 증설 베이스 모듈에 입출력 모듈, 인텔리전트 기능 모듈을 장착하여 리모트 I/O국에 장착된 각 모듈을 사용할 수 있습니다.
또한, MELSECNET/10의 리모트 I/O 네트워크에 대해 FA 시스템의 네트워크를 간편하게 구축할 수 있음.
MELSECNET/H 의 리모트 I/O네트워크의 광 루프 시스템은 통신 속도를 25Mbps 또는 10Mbps 로 설정 할 수 있다.
FA: Factory Automation: 공장 자동화
*광루프 - QJ71LP21-25, QJ71LP21S-25, QJ72LP25-25 전용
MELSECNET/H 리모트 I/O 네트워크의 PLC는 QCPU를 사용하십시요. MELSECNET/H의 같은 네트워크상에 리모트 I/O 네트워크와 PLC간 네트워크는 함께 사용할 수 없습니다. 다른 네트워크를 구축하십시요. MELSECNET/H의 리모트 I/O 네트워크에는 MELSECNET/H 네트워크 모듈만 접속할 수 있습니다. MELSECNET/10 네트워크 모듈(AJ72LP25, A1SJ72QLP25 등) 은 함께 사용할 수 없습니다.
MELSECNET/H의 리모트 I/O 네트워크 특징
1. 고속 통신 시스템
25Mbps / 10Mbps의 통신 속도에 의한 고속 데이터 송신이 가능합니다. (25Mbps는 QJ71LP21-25, QJ71LP21S-25 및 QJ72LP25-25의 광 루프만 사용가능)
2. 대규모이면서도 유연한 시스템 구축
링크디바이스는 링크 릴레이(LB) 16384점, 링크레지스터(LW) 16384점 으로 대용량의 데이터 전송이 가능하며, 링크입력(LX) / 링크출력(LY)은 8192점을 사용할 수 있습니다.
리모트 I/O국 1국당 입출력 점수는 입출력을 합하여 최대 4096점까지 설정할 수 있습니다. 또한 리모트 마스터국과 리모트 I/O국 간의 링크 점수는 최대 1600바이트까지 설정할 수 있습니다. 다중 리모트 마스터국과 다중리모트 서브 마스터국간의 링크 점수는 최대 2000바이트까지 설정할 수 있습니다.
국간, 총연장 거리가 길고 노이즈에 강한 광 루프 시스템(총연장 최대 30km)과 배선이 용이한 동축 버스 시스템(총연장 최대 500M)중에 선택하여 사용할 수 있습니다.
동축케이블: 중심축에 내부 도체가 있고, 이를 절연체로 둘러 싼뒤. 여기에 외부 도체를 원통의 그물형태로 씌우고, 최종적으로 피복으로 감싼 형태의 케이블이다. 외부 도체를 쉴드라고도 하는데, 이렇게 그물망 형태로 둘러 싸면 전자기장을 차폐하는 효과가 나오기 때문에 노이즈의 간섭을 덜 받게 된다. 주위에 고주파 신호가 케이블을 통과해도 동축 구조로 상쇄하고 고주파를 매우 적은 손실로 장거리를 전송할 수 있다. 예를 들면 일반 전화선 같은 일반적인 2선짜리 케이블 보다 장거리 전송이나 고속 데이터 전송에 유리하다는 것을 의미한다. 직경에 따라 교류 임피던스가 다른데, TV 신호 케이블 등은 대부분 75ohm 짜리 케이블을 사용하지만 고주파를 다루는 오실로스코프 등은 보다 굵은 50ohm짜리 케이블을 주로 쓴다.
가장 널리 사용된 분야는 TV안테나를 연결하는 용도이며, 이 때문에 안테나선 이라고도 부른다. 케이블의 굵기, 도체의 굵기, 쉴드의 특성, 전기적 특성 등등에 따라서 수도 없이 많은 종류가 있는데, 그냥 이런 구조를 가지기만 하면 모두 동축케이블 이라고 부른다.
발명자는 올리버헤비사이드, 20개나 되었던 맥스웰 방정식을 4개로 압축한 그사람 맞다.
주로 사용하는 단자는 RF단자와 BNC단자가 있다. 주로 이들을 사용하지만, 그외 다른 단자들도 얼마든지 사용된다. RF단자: 일반적으로 안테나선에서 사용하는 나사 형태의 단자이다. BNC단자: 꼽고 돌리면 고정되는 형태의 BNC단자도 많이 사용됨
전자기장: 전하의 운동에 의한 공간의 성질, 정지해있는 전하는 주위의 공간에 정기장만을 생성하지만 전하가 운동을 하면 자기장도 발생한다. 또한 전기장은 자기장을 변화시켜 생성할 수 있다. 전기장과 자기장의 상호작용에 의해서 전자기장이 형성되는데, 그것에 관계하는 전하나 전류(전하의흐름)에서 떨어진 공간에 존재한다고 여겨진다. 어떤 경우에는 전자기장은 전자기 에너지를 운송하는 파동으로 표현되기도 한다.
아래의 기능으로 더욱 쉽게 네트워크에 접속할 수 있게 되었습니다.
장래 접속할 국을 예약국으로 취급하는 예약국 지정이 가능합니다. 실제로 접속되어 있지 않은 국을 예약국으로 지정하여 교신 이상이 발생하지 않도록 할 수 있습니다.
네트워크를 국번호 순으로 접속할 필요가 없습니다.
리모트 I/O모듈에는 CPU모듈과 같이 GX Developer에서 파라미터를 쓸 수 있습니다. 파라미터 설정에 의해 리모트 I/O모듈은 리모트 I/O국에 장착된 입출력 모듈의 상세 설정(응답시간, 에러시 출력모드)의 변경, 인텔리전트 기능 모듈 스위치 설정, I/O할당의 변경, 리모트 패스워드의 설정 등을 조작할 수 있습니다.
다중 리모트마스터국(DMR)과 다중 리모트 서브 마스터국(DSMR)을 마련하여 다중 리모트 마스터국이 다운되어도 다중 리모트 서브 마스터국이 대신해서 리모트 I/O국의 제어를 계속합니다. (다중 리모트 마스터국, 다중 리모트 서브 마스터국의 CPU모듈에는 QnPHCPU를 사용합니다) 다중 리모트 서브 마스터국은 다중 리모트 마스터국이 정상적으로 복귀(복렬)되어도 파라미터 설정에 의해 리모트 I/O국의 제어를 계속할 수 있습니다. (복렬된 다중 리모트 마스터국이 리모트 I/O국을 제어하도록 설정하는 것도 가능합니다)
이중화시스템은 입출력 모듈, 인텔리전트 기능 모듈을 제어하기 위해 다중 리모트 마스터 기능을 사용합니다. (이중화 시스템에는 QnRPHCPU를 사용합니다) 이중화 시스템 대응 다중 리모트 마스터 기능은 다중 리모트 마스터국(제어계)이 다운되면 다중 리모트 마스터국은 제어계>대기계로 전환하고, 다중리모트 서브 마스터국(대기계)이 대기계>제어계로 전환하여 리모트 I/O국의 제어를 계속합니다. 리모트 I/O국을 제어 중인 다중 리모트 서브 마스터국(제어계)은 다중 리모트마스터국(대기계)이 정상 상태로 복귀되어도 리모트 I/O국의 제어를 계속합니다.
최대 7단의 증설 베이스 모듈 접속가능, 리모트 I/O모듈은 증설 베이스 모듈을 최대 7단(기본 베이스 모듈을 포함 8단)까지 접속할 수 있으므로 64개의 모듈을 장착하는 것이 가능 합니다. 또한 증설 케이블의 총연장 거리는 최대 13.2m입니다.
3. 다양한 통신 서비스 제공
리모트 I/O국에 장착된 인텔리전트 기능 모듈의 데이터를 간편하게 읽거나 쓸 수 있습니다. 다음 4가지 방법 중에 선택하여 데이터를 읽거나 씁니다.
1. GX Configurator에 의해 초기 설정, 자동 리프레시를 설정한 인텔리전트 기능 모듈 파라미터를 리모트 I/O국의 리모트 I/O모듈에 씁니다. 자동 리프레시 설정에서 인텔리전트 기능 모듈의 데이터를 리모트 I/O모듈의 링크 레지스터 W에 리프레시 하면 리모트 마스터국은 사이클릭 전송으로 인텔리전트 기능 모듈의 데이터를 읽거나 쓸 수 있습니다.
2. 링크 전용 명령으로 인텔리전트 기능 모듈의 버퍼메모리에 대해서 직접 읽거나 쓸 수 있습니다. REMFR 명령: 리모트 I/O국 인텔리전트 기능 모듈의 버퍼메모리에서 데이터 읽기 REMTO 명령: 리모트 I/O국 인텔리전트 기능 모듈의 버퍼메모리에 데이터 쓰기
3. 인텔리전트 기능 모듈 파라미터의 자동 리프레시 설정에서 인텔리전트 기능 모듈의 데이터를 리모트 I/O모듈의 데이터 레지스터 D에 리프레시 하면, 리모트 마스터국은 READ, WRITE 명령으로 리모트 I/O 모듈의 데이터 레지스터 D를 읽거나 쓸 수 있습니다.
4. 인텔리전트 기능 모듈 파라미터의 자동 리프레시 설정에서 인텔리전트 기능 모듈의 데이터를 리모트 I/O모듈의 데이터 레지스터 D에 리프레시 합니다. 리모트 I/O 모듈의 파라미터에서 데이터 레지스터 D를 링크 레지스터 W에 리프레시하면, 리모트 마스터국은 사이클릭 전송으로 인텔리전트 기능 모듈의 데이터를 읽거나 쓸 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 QCPU용으로 작성한 인텔리전트 기능 모듈 파라미터를 그대로 리모트 I/O모듈용으로 활용할 수 있어 편리합니다.
이벤트 발행 기능으로 자국 CPU모듈의 인터럽트 시퀀스 프로그램을 기동할 수 있습니다. 시스템으로부터의 응답시간을 단축하거나 실시간에 데이터를 수신할 수 있습니다.
RAS기능
- 자동 복렬 기능으로 이상국이 정상 상태로 돌아오면 자동으로 네트워크에 복귀하여 데이터 통신을 재개합니다. - 루프백 기능(광루프 시스템)에 의해 케이블 단선, 국 이상 등의 이상 위치를 분리해 동작 가능한 국간에 데이터 교신을 계속합니다. - 국 분리기능(동축 버스 시스템)에 의해 접속국이 전원 OFF 등으로 다운되어도 다른 동작 가능한 국간에 정상 교신을 계속합니다. - 시스템 가동 중에 CPU모듈이 정지하는 에러가 발생한 경우에도 네트워크 모듈은 트랜전트 전송을 계속 할 수 있습니다. - 트랜전트 에러 발생 시의 시간을 확인할 수 있습니다. - 리모트 I/O국에 전원 모듈을 2장 장착하여 리모트 I/O국의 전원을 OFF하지 않고 이상이 발생한 전원 모듈을 교환할 수 있습니다. (리모트 I/O국의 전원이중화), 전원 모듈을 2장 장착하려면 전원 이중화용 베이스 모듈이 필요합니다. - 리모트 I/O국에 장착되어 있는 입력모듈, 출력모듈 및 인텔리전트 기능 모듈에 고장이 발생하여도 시스템을 정지하지 않고 모듈을 교환할 수 있습니다. (온라인 모듈 교환 기능) 온라인 모듈 교환은 Q 시리즈의 입출력 모듈, 기능버전 C 이후의 아날로그-디지털 변환 모듈, 디지털-아날로그 변환 모듈, 채널 간 절연 열전대 입력모듈, 온도조절 모듈 등에 대해 실행할 수 있습니다.
#Loopback - A클래스와, B클래스 중 사용할 수 없는 127번대의 아이피를 사용하는 주소가 있습니다. 여기서 127.0.0.1을 루프백이라고 하는데 이것에 대한 설명입니다. 루프백 어드레스의 설정은 보통의 경우, 네트워크에 필수적이거나 치명적인 영향을 줄 수 있는 것은 아닙니다. 하지만 필요에 따라 다음과 같이 매우 유용하게 사용할 수 있는 부분이 있습니다.
-네트워크 장애시 트러블슈팅 수행 네트워크에서는 다양한 원인으로 장애가 발생하게 되는데, 시스템 자체의 이상 유무(TCP/IP의 운용)를 확인하기 위해서는 자신의 루프백 어드레스로 응답을 요구할 수 있습니다.
-라우팅 프로토콜의 운용
#트러블슈팅 - 시스템이나 장치 등에서 발생한 장애를 각종 수법을 써서(그 발생 개소나 발생원인을)추구하고, 찾아내는 것 , 시스템에서 발생하는 복잡한 문제들을 종합적으로 진단해 처리한다는 뜻 트러블 슈팅의 전체과정 1.문제정의 2.원인격리 3.수리 4.결과확인 5.문서화
RAS기능은 다음과 같은 이상 발생 시에 유효합니다.
- 케이블의 단선 - 자국의 전원 차단 - 네트워크의 설정 이상 - CPU모듈의 자기 진단으로 검출 가능한 이상 네트워크 모듈에 이상이 발생한경우, 이상이 발생한 내용에 따라서는 RAS 기능이 동작하지 않는 경우가 있습니다.
5. 리모트 I/O국에 대한 이부에서의 접속 제어 가능
리모트 I/O국에 리모트 패스워드를 설정하여 리모트 I/O국에 장착된 Ethernet 모듈, 시리얼 커뮤니케이션 모듈, 모뎀 인터페이스 모듈을 경유한 외부로 부터의 접속을 제어할 수 있습니다.(리모트패스워드)
6. 네트워크 기능의 강화
리모트 I/O국에 장착된 인텔리전트 기능 모듈을 GX Developer의 시스템 모니터 기능으로 진단할 수 있습니다. 리모트 I/O국에 장착된 인텔리전트 기능 모듈은 리모트 마스터국에 접속된 GX Developer에서 네트워크를 경유하여 접속하거나 리모트 I/O국에 GX Developer를 직접 접속하여 시스템 모니터 기능을 이용하여 진단할 수 있습니다.
또한, 네트워크가 이상 상태일 때는 리모트 마스터국 또는 리모트 I/O국에 GX Developer를 접속하여 네트워크 진단을 실행할 수 있습니다.
리모트 I/O국에 GX Developer를 접속하면 가동 중인 시스템에 영향을 주지 않고 온라인 상태에서 사용자 프로그램의 네트워크 기능을 테스트 할 수 있습니다. 리모트 I/O국 상의 입력 모듈로부터 입력(X)를 차단하고 GX Developer의 테스트에 의해 입력(X)을 On/Off 할 수 있으므로, 리모트 마수터국의 입력 프로그램을 테스트 할 수 있습니다. 또한, 리모트 마스터국에서의 출력(Y)을 차단하고 리모트 I/O국의 출력(Y)을 GX Developer의 테스트에 의해 ON/OFF할 수 있으므로 리모트 I/O국 상의 출력 모듈의 배선을 테스트 할 수 있습니다.
7. GX Developer 와의 조합에 의한 간편한 네트워크 구축
네트워크 파라미터를 풀다운 메뉴나 대화상자 등을 이용하여 편리하게 설정할 수 있습니다.
네트워크No, 동작 모드를 소프트웨어에서 설정이 가능하도록 하였습니다.
시스템 구성
리모트 I/O 네트워크에서 구성할 수 있는 시스템
MELSECNET/H 의 같은 네트워크상에 리모트 I/O 네트워크와 PLC 간 네트워크는 함께 사용할 수 없습니다. 다른네트워크를 구축하십시오
MELSECNET/H의 리모트 I/O네트워크에는 MELSECNET/H 네트워크 모듈만 접속할 수 있습니다.
MELSECNET/10 네트워크 모듈(AJ72LP25, A1SJ72QLP25 등)은 함께 사용할 수 없습니다.
▶단일 리모트 I/O 네트워크
(1) 광루프 시스템 - 리모트 마스터국 1대에 리모트 I/O국을 64대까지 접속할 수 있습니다. 리모트 마스터국은 반드시 국번0으로 설정하십시오
(2) 동축버스 시스템 - 리모트 마스터국 1대에 리모트 I/O국을 32대까지 접속할 수 있습니다. 리모트 마스터국은 반드시 국번0으로 설정하십시오
이러한 행위가 이루어 지기 위해서는 위의 데이터들이 각 컴포넌트끼리 통신이 가능해야 한다.
컴포넌트(Component): 많은 하드웨어 제품들은 각각 독립된 기능을 가진 모듈로 만들어진다. 이 제품들은 회사 상관없이 서로 조합하여 하나의 제품이 만들어진다. 이러한 제품들의 부품은 문제가 발생했을 시, 해당 부품만 다른 부품으로 바꾸어도 제품은 문제없이 작동한다. 컴퓨터와 스마트폰과 같은 제품들을 상상해보면 금방 이해가 갈 것이다. 반면에, 소프트웨어 에서는 상황이 틀리다. 소프트웨어를 독립적으로 개발되지 않은 경우가 많을 뿐더러, 독립적으로 개발되어도 다른 모듈과의 호환을 생각하지 않고 개발한다. 이는 결국 소프트웨어의 재사용을 어렵게 하고 유지보수 비용이 크게 증가하는 원인이 된다. 이러한 상황에서 소프트웨어의 재사용의 중요성과 필용성을 위해 나온 기술이 컴포넌트 기술이다.
컴포넌트는 독립적인 단위모듈이다. 하드웨어처럼 독립적인 기능을 수행하고 추후에 교환될 수 있도록 해야 한다. 또한 컴포넌트의 세부사항은 겉으로 드러나선 안되는 것이며, 일부러 끄집어 내려는 시도조차 하지 말아야 한다. 필요한 것은 단지 해당 컴포넌트를 쓰기 위해 제공해주는 일종의 "장치"가 필요하다. 예를 들어서, 스마트폰의 밧데리 수명이 다했을 경우 밧데리를 새로 구입하여, 스마트폰에서 밧데리만 교체했을것이다. 이때 스마트폰 단자와 밧데리 단자가 맞물려야 제 기능을 발휘하는데 이때 밧데리 단자가 앞서 말했던 일종의 "장치"가 된다.
컴포넌트 개념을 객체지향 언어에 대입 스마트폰과 밧데리가 각각 독립적으로 문제없이 돌아간다고 가정할 때, 상호간의 단자만 규격에 맞을시 어떠한 밧데리를 교환하더라도 스마트폰은 정상 작동할 것이다. 이와 같이 소프트웨어에서도 단자와 같은 일종의 장치가 필요하다. 객체지향 언어에서는 이러한 장치를 인터페이스(Interface)로 제공해준다. 인터페이스는 사용자에게 해당 소프트웨어를 쓰기 위한 메서드(=장치)를 공개하고, 규격화된 메서드 환경에서 소프트웨어를 개발할 수 있는 환경을 제공해준다. 소프트웨어의 세부내용은 인터페이스를 구현받은 클래스가 작성한다. 이렇게 함으로써 객체지향 개념은 정보은닉개념을 수행할 수 있을 뿐더러, 각각 독립된 모듈로 소프트웨어를 만들 수 있도록 크게 이바지 할 수 있다.
결론적으로, 컴포넌트는 각각 독립된 모듈을 뜻하며, 이는 흔히 JAVA같은 oop언어 등의 CLASS등의 개념과는 다르다. 하나의 컴포넌트는 하나의 클래스로만 작성될 수도 있지만, 여러개의 클래스로도 작성될 수 있기 때문이다. 컴포넌트 개념을 잘 적용한 소프트웨어란 부품(인터페이스를 구현받은 클래스)만 바꾸어 주었을 시, 오류없이 잘 작동되는 것을 의미한다.
모듈(Module): 프로그램 내부를 기능별 단위로 분할한 부분, 또는 메모리 보드등의 부품을 간단하게 떼서 교환이 쉽도록 설계되어 있을때의 그 각 구성요소
이러한 통신을 가능하게 해주는 Sub System이 존재한다.
또한 이러한 Sub System을 Computer Bus라고 한다.
즉 버스는 데이터를 통신할 수 있게 해주는 시스템
버스의 종류
시스템버스 - CPU와 메모리를 연결하는 Sub System을 System BUS라고한다
I/O 버스 - 메모리와 다른 입출력 장치와 통신을 하는 SubSystem을 I/O 버스라고 한다.
시스템 버스가 전송할 수 있는 정보의 타입은 3가지 다
1. Address: 데이터 전송을 할 때 데이터가 메모리 어디에 있는지를 나타내는 위치
2. Data: 연산된 결과와 같이 의미있는 값을 말한다.
3. Control: 앞의 주소 정보와 실제 데이터가 컴퓨터 시스템 안에서 어떻게 관리되고 방향으로 전송되어야 하는지 데이터 흐름을 관리한다.
시스템 버스는 컴퓨터 시스템의 교통 시스템 이라고 생각하면 된다
당신이 하드 디스크에 저장되어 있는 MP3 파일의 음악을 들을려고 한다고 상상을 해보자. 이때 MP3 파일 자체를 데이터라고 보면 된다. 이 데이터는 스피커를 통해 소리를 내기 위해서는 사운드 카드로 전송되어 아날로그 시그널로 변환 되어야 한다. 여기서 MP3파일이 위치한 하드 디스크와 사운드카드가 주소 정보라고 생각하면 된다.
마지막 컨트롤 정보는 앞의 데이터와 주소 정보가 언제, 어디로 가야 하는지를 알려준다. 이 모든 것들이 컴퓨터의 두뇌인 CPU에 의해서 관리가 되지만, 실제 데이터를 전송하는 것은 시스템 버스이다.
컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나, 여러 개의 독립된 단위, 즉 "객체"들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다. 각각의 객체는 메시지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다.
객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다. 또한 프로그래밍을 더 배우기 쉽게 하고 소프트웨어 개발과 보수를 간편하게 하며, 보다 직관적인 코드 분석을 가능하게 하는 장점을 갖고 있다. 그러나 지나친 프로그램의 객체화 경향은 실제 세계의 모습을 그대로 반영하지 못한다는 비판을 받기도 한다.
객체 지향 언어의 시초
객체 지향 언어의 시초는 1960년 노위지안 컴퓨팅 센터의 조한달과 크리스틴이 발표한 시뮬라67이다. 시뮬라67이 채택하고 있는 가장 중요한 개념은 클래스의 도입으로서 이 아이디어는 스몰토크, C++ 등에도 사용되었다. 하지만 시뮬라67의 발표 이후 10여년 간 객체 지향 언어는 전혀 주목을 받지 못하였다. 1970년대 컴퓨터 산업을 주도한 IBM, AT&T, 미 국방성 등에서 관심을 두지 않았기 때문에 시뮬라67은 실용적인 언어로 발전하지는 못하였다 하지만 이의 학문적 가치는 인정받고 있다.
스몰토크
객체 지향 언어로서의 실질적 원조는 제록스 기업의 팰러앨토 연구소에서 앨런 케이의 책임 하에 만들어진 스몰토크 이다. 이 언어 역시 아이디어는 시뮬라67에서 얻어왔지만, 가장 순수한 객체 지향 언어로 만들어졌으며 현재에도 인정받고 있다. 미국에서 많은 사용자들을 확보하고 있다. 1970년대 말 스몰토크가 만들어질 당시 제록스에서는 3가지 가정을 하고 이 가정에 초점을 맞추어 스몰토크의 문법과 의미를 정의하였다 첫 번째는 전 세계의 모든 사람이 컴퓨터를 사용할 것이라는 가정이었고, 두 번째는 모든 사용자가 그래픽이 지원되는 모니터와 마우스를 기본설비로 사용하며 윈도 환경에서 작업할 것이라는 가정이었다. 마지막으로 모든 사람이 각자의 응용프로그램을 쉽게 개발할 수 있어야 한다는 것이었다. 첫번째와 두번째 가정은 현실에서 거의 사실화 되었으나 마지막 가정은 제록스의 실수 였다. 현재 많은 컴퓨터 사용자들은 그들의 응용프로그램을 스스로 개발하지 않는다. 이러한 점 때문에 스몰토크의 순수성과 독창성에 비하여 크게 성공하진 못하였다.
에이다
1980년대 초 객체 지향 언어 프로그램으로 미 국방성에서 개발한 것이다. 미 국방성은 에이다 개발전까지 코볼과 포트란을 이용하여 시스템을 개발 하였는데, 프로젝트 규모가 점점 커져 가면서 그것의 유지와 보수 비용의 문제가 따랐다.
이 문제를 해결하기 위하여 코볼과 포트란의 환경의 개발을 시도하였으나, 한계를 느끼고 새로운 언어를 도입하게 된다. 미 국방성은 새로운 언어에 대한 정의를 공모하였으며, 여러 업체들이 제시한 언어들을 기준으로 에이다를 정의하였다. 그 당시에는 파스칼이 인기가 좋아서 에이다의 문법은 기본적으로 파스칼의 문법을 기반으로 하였다.
에이다의 큰 특징은 예외처리 기능의 도입이다. 이는 시스템의 신뢰도를 높이기 위한 중요한 기능이며, 미 국방성 프로젝트가 중요시 하는 신뢰도를 증가시키기 위한 필수적인 기능으로 볼 수 있다. 하지만 에이다는 큰 단점을 가지고 있었는데, 상속의 개념을 언어에 반영하지 않았다.
또한 에이다는 대부분의 객체 지향 언어가 대부분 동적 바인딩 방식을 채택하고 있는 반면에 정적 바인딩 방식을 사용하고 있었다.
이후에는 객체 지향 언어는 프로그래밍 언어가 많은 지원을 받기 시작하고 발전하기 시작한 1990년대 초반에 많은 발전이 있었다. 이들은 기본적으로 스몰토크와 에이다의 큰 틀을 따르고 있었지만 그들이 가지고 있었던 문제들을 해결해 나가는 과정으로 발전하였다. C++, 델파이, FoxPro와 같은 프로그램들은 객체 지향 언어에 가장 큰 영향을 미쳤던 GUI의 발전에 따라 점점 향상되었다.
그중 AT&T의 벨 연구소에서 비야네 스트롭스트룹 등에 의해 개발된 C++는 가장 많은 사용자를 확보하고 있는 객체지향 언어다. C++의 가장 큰 특징은 점점 진화해 가고 있다는 점이다. 초기의 C++는 C에 클래스 개념만 도입된 것에 지나지 않았으나, 중복, 상속, 가상함수, 추상클래스, 예외 처리와 같은 다양한 기능이 추가되면서 점차 향상되고 있다.
C++는 C를 기반으로 하기 때문에 많은 프로그래머들의 인기를 받고 있지만 그로 인하여 객체 지향성을 제대로 반영하지 못하고 있다는 비난을 받기도 한다.
1990년대 중반 이후로 각광받고 있는 객체 지향 언어는 자바로 가전 제품에 사용될 소프트웨어의 개발 목적으로 썬 마이크로시스템즈의 제임스 고슬링에 의하여 고안된 언어이다.
1993년 고슬링은 월드와이드 웹에 자바언어를 적용할 것을 결정하면서 핫자바라는 웹브라우저를 개발하였고, 이는 1995년 이후 넷스케이프사 쪽에서 지원을 받게 되었다. 자바 언어의 장점은 언어의 단순성과 플랫폼 독립성이다. 특히 언어의 단순성 입장에서 객체 지향 패러다임에 충실하게 언어가 고안 되었기 때문에, C++보다 오용의 소지가 다소 적다.
브래드 콕스가 개발한 오브젝티드-C는 C++와 마찬가지로 C와 객체 지향 언어를 혼합한 언어읻다. 오브젝티브-C는 C++보다는 스몰토크에 좀더 가깝게 정의된 언어이다.
기본 구성 요소
클래스(Class) - 같은종류(또는 문제해결을 위한)의 집단에 속하는 속성(attribute)과 행위(behavior)를 정의 한 것으로 객체지향 프로그램의 기본적인 사용자 정의 데이터형이라고 할 수 있다. 클래스는 다른 클래스 또는 외부 요소와 독립적으로 디자인 하여야 한다. 프로그래머는 아니지만 해결해야 할 문제가 속하는 영역에 종사하는 사람이라면 클래스를 사용할 수 있다.
객체(Object) - 클래스의 인스턴스(실제로 메모리상에 할당된 것) 이다. 객체는 자신 고유의 속성(Attribute)을 가지며 클래스에서 정의한 행위(behavior)를 수행할 수 있다. 객체의 행위는 클래스에 정의된 행위에 대한 정의를 공유함으로써 메모리를 경제적으로 사용한다.
메서드(Method), 메시지(Message) - 클래스로부터 생성된 객체를 사용하는 방법으로써 객체에 명령을 내리는 메시지라 할 수 있다. 메서드는 한 객체의 서브루틴(subroutine) 형태로 객체의 속성을 조작하는데 사용된다.
특징
객체 지향 프로그래밍의 특징은 기본적으로 자료 추상화, 상속, 다형개념, 동적바인딩 등이 있으며 추가적으로 다중 상속 등의 특징이 존재한다. 객체 지향 프로그래밍은 자료 추상화를 기초로 하여 상속, 다형 개념, 동적 바인딩이 시스템의 복잡성을 제어하기 위해 서로 맞물려 기능 하는 것이다.
사람이 말로 표현 가능한 모든 것을 객체라 할 수 있다.
자료추상화
불필요한 정보는 숨기고, 중요한 정보만을 표현함으로써 프로그램을 간단히 만드는 것이다. 자료 추상화를 통해 정의된 자료형을 추상 자료형이라고 한다.
추상 자료형은 자료형의 자료 표현과 자료형의 연산을 캡슐화한 것으로 접근 제어를 통해서 자료형의 정보를 은닉할 수 있다. 객체 지향 프로그래밍에서 일반적으로 추상 자료형을 클래스, 추상 자료형의 인스턴스를 객체, 추상 자료형에서 정의된 연산을 메소드(함수), 메소드의 호출을 생성자라고한다.
상속
상속은 새로운 클래스가 기존의 클래스의 자료와 연산을 이용할 수 있게 하는 기능이다.
상속을 받는 새로운 클래스를 부클래스, 파생클래스, 하위클래스, 자식클래스 라고 하며 새로운 클래스가 상속하는 기존의 클래스를 기반클래스, 상위클래스,부모클래스 라고 한다. 상속을 통해서 기존의 클래스를 상속받은 하위클래스를 이용해 프로그램의 요구에 맞추어 클래스를 수정할 수 있고 클래스 간의 종속 관계를 형성함으로써 객체를 조직화할 수 있다.
다중상속
클래스가 2개 이상의 클래스로부터 상속받을 수 있게 하는 기능이다. 클래스들의 기능이 동시에 필요할 때 용이하나 클래스의 상속관계에 혼란을 줄 수 있고 , 프로그래밍 언어에 따라 사용 가능 유무가 다르므로 주의해서 사용해야 한다. JAVA는 지원하지 않는다.
다형성 개념
어떤 한 요소에 여러 개념을 넣어 놓는 것으로 일반적으로 오버라이딩(같은이름의 메소드가 여러클래스에서 다른 기능을 하는것) 이나 , 오버로딩(같은이름의 메소드가 인자의 개수나 자료형에 따라서 다른 기능을 하는 것)을 의미한다. 다형 개념을 통해서 프로그램 안의 객체 간의 관계를 조직적으로 나타낼 수 있다.
동적바인딩
실행 시간중에 일어나거나 실행과정에서 변경될 수 있는 바인딩으로 컴파일 시간에 완료되어 변화하지 않는 정적 바인딩과 대비되는 개념이다. 동적바인딩은 프로그램의 한 개체나 기호를 실행 과정에 여러 속성이나 연산에 바인딩 함으로써 다형 개념을 실현한다.
맥스웰은 물리학 역사상 최고의 천재 과학자 중 하나임에는 이견이 없지만, 뉴턴이나 아인슈타인과 같은 과학자들과 비교하면 인지도가 일반인에게는 훨씬 떨어지는 것이 사실이다. 사실 맥스웰이 유명하지 않은 가장 큰 이유는 맥스웰의 방정식이 깔끔하고 거의 완벽하여 이견의 여지가 없기 때문에 언급될 일이 별로 없어서이다.
하지만 물리학을 좀 더 배우기 시작하고, 슬슬 장 이론이나 상대성 이론에 다다랐을 때는 뉴턴의 역학보다 오히려 자연계의 현상을 더 잘 설명하는 학문이라는 것을 알게된다. 그리고 그 심오함과 깔끔함에 감탄하게 된다.
물리학 전공자라면 사실상 마스터를 요구한다. 전자공학, 전기공학 전공자들 역시 전자, 전기 공학의 근간을 이루는 중요한 과목인 관계로 대다수의 학교에서 선택과목이 아닌 필수과목으로 지정을 해놓는다. 아무튼 전자기학을 마스터 했다고 말하기위해선 맬스웰 방정식을 이용하여 주어진 조건하에 고차원적으로 응용할 수 있어야 한다. 다만 물리학과 전자공학은 쓰는 교재도 다르고, 가르치는 스타일도 다르다. 물리학에서는 수식에 대한 해석을 바탕으로 한 의미 파악 및 공식 유도 혹은 소립자의 움직임에 대한 수식 표현법등이 학문의 주된 목적이라면, 공학에서의 전자기학은 실생활에서의 활용을 위해 주어진 방정식을 바탕으로 한 응용문제에 대한 해법을 찾는 것을 주 목적으로 두고 가르친다. 전자공학은 공학적인 응용이 목표라서 공식을 죽어라 외우면 어느정도 해결이 가능한 측면이 있다. 물리학과는 물리학적인 직관을 많이 요구하기 때문에, 연습 문제 스타일도 다르고, 공식을 외우는 방식으로는 한계가 아주 뚜렷한 편이다.
상대성이론: 관성 좌표계에서 물리법칙은 동일하게 적용되며, 관찰자나 광원의 속도에 관계없이 진공 중에서 진행하는 빛의 속도는 일정하며 빛보다 빠른건 없다. 이에 따라 시간과 공간은 속도에 따라 상대적이다. 가속좌표계에서 중력과 관성력은 본질적으로 같은 것이고 강한 중력은 시공간을 휘게 하며 정지한쪽의 시간이 더 길게 간다.
물리학과와 전자공학과 학생들의 최대의 위기이며, 부동의 재수강률 1위로 손꼽힌다. 다만 일반물리에서 전자기학을 열심히 공부해 두었다면 너무 겁먹을 필요는 없다. 또한 높은 재수강률 답게 전반적으로 하향평준화가 많이 이루어지는 과목이라 다소 낮은 점수대를 받았음에도 불구하고 생각보다 높은 학점이 나오는 경우도 많다. 그리고 교수의 성향에 따라 상당히 많이 갈리는 과목이기도 하니, 교수를 잘 선택하는 것도 좋은 방법, 심지어 매우 드물긴 하지만 전기기사 스타일로 가르치는 교수도 존재한다. 이 경우 학점은 충분히 보장받을 수 있으나 상대적으로 학문의 깊이라는 측면에서는 다소 아쉽다
선수과목으로는 보통 미적분학을 요하며, 별도로 물리학과는 수리물리학, 공과대학은 공학수학, 회로이론 을 요한다. 참고로 미분방정식, 선형대수학,벡터해석학을 공부해두면 이해하는데 도움이 된다.
전기기사, 전기산업기사, 전자기사 등 여러 자격증 시험에 포함된 과목이다. 대학교에서 보여주는 그 악몽이 어디 가질 않아 비교적 쉽지 않은 편이다. 특히 대학교에서 미리 공부한 학부생과 현장에서 실무만 하다가 자격증 습득을 위해 생판 처음 전자기학이라는 것을 접하게 된 어르신들의 갭이 가장 큰 과목으로 꼽힌다. 하지만 자격증 시험에서 취급하는 전자기학은 이론의 이해가 쉽지 않다 뿐이지 정작 문제는 비교적 고착화된 편이라 공식과 문제만 달달 외워도 과락은 면할 수 있는 편이고, 실제로도 전자기기 등에서 과락이 많이 나오지 여기선 생각만큼 많이 나오지 않는다. 더구나 학부와 다르게 문제풀이에 있어 높은 수학실력을 요구하는 것도 아니다. 과목의 특성상 처음에는
전자기력은 강력, 약력, 중력과 함께 세상을 구성하는 네가지 기본 힘 중 하나다. 보통 전자기력을 설명하기 위해서 전기장이나 자기장과 같은 개념을 사용한다. 그전까지는 서로 상관이 없는 것으로 생각되어 왔던 전기력과 자기력을 패러데이의 실험결과를 토대로하여 제임스 클러크 맥스웰이 수학적으로 엄밀한 정의를 내려 통일해내어 전자기력을 정립하게 되면서 만들어진 학문.
전기장
양털로 만든 옷감에 플라스틱 빗을 여러번 문지른 후 머리카락에 갖다 대면 머리카락이 빗에 달라 붙는 것을 볼 수 있다.
이와 같이 물체가 전기를 띄게 되는 것을 대전 되었다고 한다.
대전: 어떤 충격 또는 마찰에 의해 전자들이 이동하여 양전하와 음전하의 균형이 깨지면 다수의 전하가 겉으로 드러나게 되는 현상
대전원인: 원자를 구성하는 전자가 원자로부터 받는 전기력의 크기는 물체에 따라서 서로 다른 종류의 물체를 붙였다가 떼어내면 전기력이 약한 물체에서 전기력이 강한 물체로 전자가 대전하는 것이다.
대전열: 어떤 물체를 마찰하였을 때 전자를 잃기 쉬운 순서대로 나열한 것, 한마디로 대전열이 큰 물체가 (+)로 대전되기 쉽고, 작은 물체가 (-)로 대전되기 쉽다. 큰물체의 예로 털가죽>상아>유리>명주>나무>고무>플라스틱>유황>에보나이트 순 (+)로 대전되기가 쉽다.
고대 그리스 시대의 철학자 탈레스는 호박을 마찰하면 호박에 작은 물체가 달라 붙는 것을 관찰하였다. 전기를 뜻하는 영어 electicity 는 호박을 뜻하는 그리스어에서 온 것으로 추정된다.
위에 든 예와 같이 두 물체를 마찰하여 대전된 전기를 정전기 라고 하는데, 정전기가 대전되는 까닭은 물체를 이루는 원자가 지니는 전자 가운데 일부가 적은 에너지로도 쉽게 원자에서 벗어날 수 있기 때문이다.
이렇게 원자로부터 벗어나 움직이는 전자를 자유 전자 라고 한다. 금속과 같이 자유전자를 많이 지닌 물질은 언제나 전자들이 쉽게 이동하기 때문에 대전되었더라도 다른 물체와 닿게 되면 전기가 쉽게 전달되어 버린다. 이런 물체를 도체라고 한다.
반면에 고무나, 유리와 같은 물질은 자유전자가 매우 적어서 한번 대전되면 전하를 비교적 오랫동안 유지하게 된다. 이런 물체를 부도체라고 한다. 물질 가운데에는 상태에 따라 도체와 부도체의 성질을 모두 가질 수 있는 것도 있다. 이런 물질들은 반도체라고 부른다, 반도체는 최근 여러전자 제품에 널리 사용되고 있다.
전기에는 서로 다른 두 종류의 전하가 있어서 같은 것은 밀쳐내고 다른 것과는 끌어당긴다. 18세기 미국의 과학자이자 정치가였던 벤저민 플랭클린은 두 전하를 한쪽은 양전하, 다른 쪽은 음전하 라고 이름 붙였다.
이런 척력과, 인력의 크기는 물체가 갖고 있는 전하의 양과 두 물체 사이의 거리에 관계된다. 이렇게 정전기로 대전된 두 물체 사이에 작용하는 힘은 쿨롱의 법칙으로 계산될 수 있다.
어떤 공간에 대전된 한개의 물체가 있다고 할 때, 이 물체 근처로 지나가는 다른 대전된 물체는 쿨롱의 법칙에 따라 서로의 거리가 가까워 질수록 더 강한 힘을 받게 된다.
반대로 일정거리 이상 멀어지면 두 전하 사이의 힘은 무시될 수 있을 정도로 작아질 것이다. 이렇게 하나의 전하에서 만들어지는 전기력이 영향을 미치는 범위를 전기장 이라고 한다.
세기는 어떤 위치에 있는 물체가 단위 전하당 얼마만큼의 힘을 받는지로 게산한다. 국제단위계로 나타내면 쿨롱당 뉴턴, 즉 N/C 로 나타낸다.
물체에 고여있는 정전기와 달리 전류는 양전하에서 음전하로 흐르는 전기의 흐름이다.
1800년 이탈리아의 과학자 알레산드로 볼타는 황산 수용액에 구리막대와 아연막대를 담은 후, 두 막대를 금속선으로 이어 전지를 발명하였다.
볼타 전지는 최초로 전류를 지속적으로 공급하는 장치였다.
자기장
고대 중국에서는 자석에 철이 달라붙는 다는 사실과 자석이 남북을 가리킨다는 사실을 알고 있었다.
고대 중국인들은 이러한 성질을 이용하여 나침반을 만들어 사용하였다. 나침반은 세계 여러 곳에 전파되어 항해에 필수적인 장비가 되었다.
자석은 저하와 같이 같은 극끼리는 밀치고, 다른 극끼리는 잡아당기는 힘이 작용한다. 관례적으로 자석에서 북극을 가리키는 쪽을 N극, 반대편을 S극이라고 한다.
물질이 자기를 띄게 되는 것은 원자가 스스로 전류 고리를 갖기 때문이다. 원자핵의 자전과 원자핵 주변을 돌고 있는 전자의 공전과 자전때문에 원자에 전류 고리가 생기고, 이 때문에 원자 자체에 N극과 S극의 성질을 나타내는 자기쌍극자가 형성된다. 전기의 기본 단위인 전하가 음전하 또는 양전하 홀로 존재할 수 있는 것과는 다르게 자기는 자기쌍극자에 의해 발생하는 현상이기 때문에, 기초 단위에서부터 N극과 S극이 동시에 존재한다.
자석에 철과 같은 물질이 달라붙는 현상을 자기라고 하고, 자석에 달라붙는 물질을 자성체 라고 한다.
널리 알려진 자성체로는 철 이외에 니켈과 같은 것이 있다.
자기에 반응하지 않는 물질은 비자성체라고 하며, 이 외에 자석에 아주 약하게 반응하는 알류미늄,크롬 과 같은 물질은 상자성체, 구리, 금, 은과같이 자석이 가까이 가면 약하게 반발하는 물질은 반자성체라고 한다.
대부분의 물질은 원자단위의 자기쌍극자가 무질서하게 놓여져 있기 때문에 서로간의 자기가 상충되어 자성을 띄지 않지만, 철이나 니켈같은 물질들은 원자의 배열이 자기가 한쪽 방향으로 정렬되기 쉽도록 되어 있어서 쉽게 자성을 띄게 되고 한번 자석이 되면 계속하여 자성을 유지하게 된다. 자성을 잃지 않고 계속 지니는 자석을 영구 자석이라고 한다
철 막대를 자석의 한 극으로 내려 치면 철 원자의 자기쌍극자가 한쪽으로 정렬되어 영구 자석이 된다. 한편 영구 자석이 된 철이라고 하더라도 약 770도가 되면 자성을 잃는데, 열에 의해 원자가 무질서하게 운동하기 때문이다.
전기장과 마찬가지로 자기가 미치는 공간을 자기장이라고 한다.
위에 설명한 바와 같이 자기의 단위 자극인 자하는 전하와 달리 홀로 존재하지 않고, 언제나 쌍극자로 존재하므로 N극에서 나와 S극까지 이어지는 하나의 자기 흐름을 생각할 수 있다.
이렇게 하나의 폐곡선으로 연결되는 자기 흐름을 자기력선이라고 하는데, 자기장은 일정 공간에 자기력선이 얼마나 많이 모여있는지와 그렇게 모인 자기력선이 얼마나 센 지를 고려하여야 한다. 자기력선이 일정 공간에 얼마나 많이 모여 있는지는 자기 선속 밀도 라고 하며, 관례적으로 B로 나타낸다. 한편 특정 위치에서 자기장의 세기는 H로 나타내는데, 그곳에 놓인 자하가 받는 힘을 뜻한다
국제단위계에서는 자기장의 단위로 테슬라(T)를 사용하지만 일반적으로는 가우스(G)가 더 많이 쓰인다.
자기장의 경우에 자기 선속 밀도와 자기장의 세기가 다른 까닭은 자기장이 통과하는 매질마다 자기장을 전달하는 비율이 다르기 때문이다.
어떤 물질이 자화되어 자기장을 전달하는 비율을 투자율이라고 하고, 그리스문자 아래처럼 나타낸다.
상충: 맞지 아니하고, 서로 어긋나게되다. 선속 밀도: 공간에서의 어떤 물리적 성질의 흐름 , 밀도 자화: 자석의 성질을 갖게 됨.
자기쌍극자: 자기장속에서 토크의 크기를 결정짓는 물리량, N극과 S극을 갖는 작은물체, 쉽게생각하면 극히 작은 막대자석 전류고리(자기쌍극자)의 자기력선
전자기 유도
전기와 자기는 아주 오래전부터 알려진 현상이었지만, 이 둘이 사실은 같은 상호 작용 이란 것은 19세기 와서야 밝혀졌다. 1820년 덴마크의 과학자 한스 크리스티안 외르스테드는 전류가 흐르는 도선 가까이 나침반을 두면 나침반의 바늘이 가리키는 방향이 변하는 것을 관찰하고 전류와 자기 사이에 연관이 있음을 밝혀냈다.
프랑스의 과학자 앙드레마리 앙페르는 외르스테드의 논물을 읽고 자신도 같은 실험을 하여 전류가 흐르는 도선에 생기는 자기장의 방향을 관찰하였다. 앙페르는 전류가 오른손의 엄지손가락방향으로 흐를 때 자기장은 나머지 네손가락을 말아쥔 방향으로 형성된다는 것을 밝혔는데, 오른손 엄지를 위로 치켜든다면 나머지 말아쥔 네 손가락은 반시계방향을 나타내게 된다. 이러한 발견은 앙페르의 오른나사 법칙이라는 이름으로 널리 아려지게 되었고, 훗날 수리 모형이 만들어져 앙페르의 회로 법칙이 수립되었다. 182년 영국의 과학자 윌리엄스터전은 전류에서 발생하는 자기장을 이용하여 전자석을 만들었다. 스터전이 처음 만든 전자석은 말굽 모양의 철심을 자기 코어로 이용한 것이었다. 스터전은 자기 코어에 굵은 구리 전선을 18번 감아 전자석을 만들었다. 당시에는 오늘날과 같은 절연체가 없었기 때문에, 스터전은 구리 도선에 바니시를 발라 절연체로 사용하였다.
전류가 자기장을 만든다는 사실이 알려지자, 자기장에서도 전류를 만들 수 있지 않을까 하는 의문을 갖는 것은 어찌보면 당연한 것이었다. 1831년 마이클 패러데이는 자석을 도선 가까이에서 움직이면 전류가 생긴다는 것을 밝혀내었다. 패러데이는 영구자석이든, 전자석이든 자기장을 형성하는 것이기만 하면 도선 가까이에서 움직이면(즉, 자기장의 변화가 일어나면) 전류가 생긴다는 것을 알아내고, 이를 정리하여 패러데이 전자기 유도 법칙을 발표하였다.
자기에서 전기가 유도 될 수 있다는것이 알려지자 이것을 이용한 많은 기술들이 발명 되었다.
니콜라 테슬라는 전자기 유도를 이용하여 교류발전기를 발명하였다.
맥스웰 방정식
1864년 제임스 클러크 맥스웰은 기존의 전기와 자기에 대한 이론의 수리 모형들을 약 20개의 방정식으로 정리하였다.
맥스웰은 나중에 의미가 같은 방정식들은 과감히 생략하고 본질적인 네개의 방정식으로 정리하였다. 이를 맥스웰 방정식이라고 한다.
맥스웰 방정식이 다루는 전자기학의 법칙은 다음과 같다
1. 가우스법칙: 가우스의 법칙은 전하에 의해 만들어지는 전기장의 에너지를 나타낸다. 이는 본질적으로 쿨롱의 법칙과 같은 결과를 나타내게 된다. 그러나 가우스의 법칙은 두개의 전하에 작용하는 힘을 계산하는 쿨롱의 법칙과 달리 하나의 전하만을 고려할 때에도 그에 따른 전하량을 게산할 수 있다.
2.가우스 자기법칙: 자기는 언제나 N극과 S극이 동시에 존재하므로, 닫힌 곡면을 지나는 자기량은 곡면안으로 들어가는 것과 통과하여 나오는 것이 언제나 같게 된다. 자기력은 벡터이기 때문에 들어가는 자기량과 나오는 자기력의 합은 언제나 0이 된다.
3. 패러데이 전자기 유도법칙: 도선 주변에서 자기장이 변화하면 전류가 생기는데, 이렇게 전류가 발생하도록 하는 힘을 기전력이라고 한다. 패러데이의 전자기 유도 법칙은 자기 선속 밀도의 변화와 기전력의 관례를 수리적으로 정리한 법칙이다.
4. 앙페르 회로 법칙: 앙페르는 전류 주변에 흐르는 자기장의 세기를 예측할 수 있는 수리 모형을 만들었다. 하지만 앙페르가 만든 방정식은 불완전한 면이 있었기 때문에 맥스웰은 이를 개선하여 새로운 방정식으로 대체하였다. 이 때문에 수정된 앙페르 회로 법칙은 앙페르-맥스웰 회로법칙이라고 불리기도 한다.
: 전기를 끊을 때 갑자기 절단시키면 흐르던 전류가 갑자기 큰 저항(공기)을 만나 계속 흐르려는 성질(관성의법칙)에 의해 큰 저항이 걸려 빛과 열이 발생함
Spark(스파크)
:전기를 넣을 때 전위차로 인해 생기는 정전기, 두 전하가 내버려두지 않고 어느 정도 이내의 거리로 오면, 전하의 평형을 유지하려는 특성에 따라 빛과 열이 발생
전하: +전하, -전하, 전기를 짊어졌다는 뜻으로 , +전하를 띈 원자핵, -전하를 띈 전자로 이루어지면 원자가 됨. 같은 종류의 전하 사이에서는 척력(밀어내는힘), 다른종류의 전하 사이에서는 인력(잡아당기는힘)이 작용함
매질의 절연이 파괴되어 절연매질을 통해서 전류가 흐른다는 점에서는 Arc나 Spark나 같다. 그러나 일반적으로 Spark는 그런 현상이 순간적으로 일어나는 것을 의미하고, Arc는 그런 방전이 지속적으로 유지되는 것을 말한다.
매질은 어떤 파동 또는 물리적 작용을 한 곳에서 다른 곳으로 옮겨 주는 매개물이다. 예를 들어, 소리의 매질은 일반적으로 공기이지만, 액체 또는 고체도 포함한다.
절연은 도체(導體) 사이에 부도체를 넣어서 전류 또는 열의 전도(傳導)를 끊는 것.
부도체는 열이나 전기를 전달하기 어려운 물체. 유리·에보나이트·솜·석면 등. 불량 도체. 절연체
정전기는 움직이지 않는 전기다 전기가 흐르면 동전기다. 하지만 우리는 그냥 전기라 부른다. 반대로 전기가 흐르지 않고 멈춰 있으면 그것은 정전기다. 그리고 그 정전기가 갑자기 빠르게 딴 곳으로 이동했다면, 그것이 바로 "정전기 방전"이고, 우리가 흔히 말하는 정전기다.
전자란 음(-)전하를 가지고 있는 기본입자로, 원자핵과 함께 원자를 이룬다. 원자는 모여 분자가 되고, 분자가 모여 단백질 등등이된다 (전자<원자<분자)
전기란 전자의 이동을 말하므로, 정전기는 따지고보면 전자가 멈춰 있는 것이다. 그렇다는 전자는 왜 한곳에 모여 멈춰 있는 것일까? 바로 두 물체의 마찰 때문이다. 성질이 다른 두 물체를 서로 마찰 시키면, 한쪽으로 전자가 몰리는 현상이 발생한다. 즉 전기적으로 평형하지 않는 상태가 되는 것이다. 계속 문지르면 점점 더 평형하지 않는 상태가 된다. 그러면 두 물체는 서로 전기적으로 평형상태로 되돌아 가려 한다. 이 때 두 물체를 살짝 닿게 하면, 빠르게 전자가 이동하며 다시 전기적으로 평형한 상태가 되는데 이 때 발생하는 것이 정전기(또는 정전기 방전)현상이다.
정전기 방전이란? 서로 다른 양의 물이 담긴 양동이를 연결할 경우, 같은 수위로 물의 양이 조절되는 것 처럼 전자의 수가 서로 다른 물체를 연결하면, 전자가 적은쪽으로 이동하여 서로 평형을 이루게 된다. 이렇게 평형상태가 되는 것을 방전이라 한다.
정전기를 방지하는 방법: 접지 보통 물체는 전기적으로 중성(평형)을 띄고 있다. 하지만 마찰이 발생하면 전기적으로 (+)또는 (-)가 되는데, 우리는 이것을 대전체라 한다. (이 현상을 대전이라 한다). 그리고 정전기 방전은 대전체에 다른 물체를 가져 갔을 때 다시 전기적으로 중성인 상태로 되돌아 가는 현상이라고 배웠다.
정전기를 방지할 수 있는 방법은 전자가 쌓이지 않고 무언가로 빠질 수 있게 하는 것이다. 이것은 대전된 도체를 용량이 큰 다른 도체에 연결해, 지속적으로 방전을 시켜준다는 뜻이다. 물론 용량은 상대적이긴 하지만, 보통 땅(지구)에 연결하는게 일반적이다. 이보다 용량이 큰것이 어디 있겠는가? 그래서 영어로는 ground, 또는 earth 라고 쓰는거다
