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전파와 음파

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파동이란?

잔잔한 연못에 돌을 던지면 물결이 동심원을 그리면서 퍼져 나갑니다.
이와 같이 이 동심원이 퍼져 나가는 것이 “파동”입니다. 한 곳에서 생긴 진동에 의하여 물질이 직접 이동하지 않고 다른 곳으로 에너지만을 이동시키는 현상이 파동입니다.

  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작
  • 연못에 돌을 던지는 동작

두 사람이 파이프를 잡고 있으면 아무런 울림이 없습니다. 하지만 한 사람이 다른 사람의 파이프를 내리치면 파이프에 파동이 생기게 됩니다. 이처럼 전파는 전기장과 자기장이라는 두 힘이 상호 작용하게 되면서 비로소 파동이 생겨 전달이 되게 됩니다.

  • 파이프를 부딪히는 동작
  • 파이프를 부딪히는 동작
  • 파이프를 부딪히는 동작
  • 파이프를 부딪히는 동작
  • 파이프를 부딪히는 동작
  • 파이프를 부딪히는 동작

전기장과 자기장

막대자석 주변에 철가루를 뿌리면 철가루가 일정한 모양으로 배열이 되는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 자석의 자기력이 철가루를 움직이게 한 것입니다. 이와 같이 자기력이 미치는 공간(범위)을 “자기장” 이라고 합니다.

막대 자석 주변에 철가루가 배열된 이미지

“전기장”은 전기력이 미치는 공간을 말합니다. 움직이는 전하는 전기장과 함께 자기장도 만들어내는데 자기장이 시간에 따라 변할 경우 전기장을 만들어냅니다.

실험을 통하여 한번 알아봅시다. 그림과 같이 자석을 코일 안에 넣었다 뺐다 하면 코일에 전류가 흐르고, 반대로 자석을 고정시키고 코일을 위 아래로 움직이면 코일에 전류가 흐르는 것을 볼 수 있습니다. 코일에 더 많은 전류를 흐르게 하려면 코일을 더 많이 감거나, 자석을 넣었다 뺐다 하는 속도를 빠르게 하면 됩니다.

  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.
  • 코일안의 자석이 움직이면 바늘도 같이 움직인다.

이렇게 자석이나 코일 중 어느 한쪽을 움직이면 코일에 통과하는 자기장이 변화하면서 유도전류가 발생하는데 이를 “전자기 유도” 라고 합니다. 이러한 자기장이 코일에 전류를 유도하는 현상은 공간에 퍼져나간 전파가 수신안테나를 통과할 때 수신안테나에 전류가 유기되어 전파를 받아들이는 원리와 같습니다.

반대의 경우도 한번 알아봅시다. 전선에 전류를 위 아래로 번갈아 가며 흘려주면, 즉 교류전원을 가하면 전선 주변에 동심원 모양의 자기장이 생기면서 공간으로 퍼져나갑니다.

  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장
  • 전선  아래위로 흐르는 전류 주변에 생기는 동심원 자기장

이러한 전류의 흐름에 의해 자기장을 만들어 내는 과정은 전파가 송신 안테나를 통해 자유 공간으로 퍼져나가는 것과 같습니다.

음파란

사람의 목소리나 귀로 들을 수 있는 소리를 “음파”라고 하는데, 음파는 공기의 파동으로써 눈에 보이지는 않지만 귀로는 느낄 수 있습니다. 하지만 전파는 보이지도 않고 귀로 들을 수도 없습니다.

공기가 있는 경우와 없는 경우에 전파와 음파의 전달현상이 어떻게 다른지 진공장치 실험을 통해 알아봅시다.

공기가있는경우와 공기가 없는 경우의 이미지

“전기장”은 전기력이 미치는 공간을 말합니다. 움직이는 전하는 전기장과 함께 자기장도 만들어내는데 자기장이 시간에 따라 변할 경우 전기장을 만들어냅니다.

소리가 들리는경우와 소리가 안들리는경우의 이미지

위의 실험을 통해 알 수 있는 사실은 전파는 진공상태에서도 잘 전달되어 휴대폰에 전화가 걸리지만 소리는 전달되지 못합니다.

여기서 소리가 잘 전달되려면 반드시 공기, 물 등과 같은 매질이 있어야 하는데 매질이 없는 진공상태에서는 소리가 전달되지 못합니다. 우주공간은 진공 상태이므로 전파는 잘 전달될 수 있지만 소리는 전달될 수 없습니다.