청소년을 위한 교양 물리학: 전자기 유도

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 06월 12일 출간

작품소개

책소개

전자기 유도는 현대 문명을 움직이는 핵심 물리 현상이다. 스마트폰 무선 충전부터 발전소의 거대한 터빈까지, 우리 주변의 모든 전기 기술이 이 원리 위에서 작동한다. 이 책은 대학교에서 배우는 전자기 유도의 모든 개념을 중학생의 눈높이에 맞춰 풀어낸 전문 교양서다. 마이클 패러데이가 1831년 처음 발견한 전자기 유도 현상부터 제임스 맥스웰의 통합 전자기 이론까지, 200년간 축적된 물리학 지식을 체계적으로 정리했다. 복잡한 수식 대신 구체적인 실험과 일상 사례를 통해 물리 법칙의 본질을 이해할 수 있도록 구성했다.

23개 장에 걸쳐 자석의 기본 성질부터 전자기파의 탄생까지 전자기 유도의 전 영역을 다룬다. 외르스테드가 발견한 전류 주변의 자기장, 로렌츠 힘으로 설명되는 하전 입자의 운동, 패러데이 법칙과 렌츠 법칙의 수학적 표현이 단계적으로 제시된다. 움직이는 도선에서 발생하는 기전력, 시간에 따라 변하는 자기장이 만드는 전기장, 자기 인덕턴스와 상호 인덕턴스의 개념을 통해 전자기 현상의 완전한 그림을 그려낸다. 변압기의 작동 원리, 교류 발전기와 전동기의 메커니즘, 와전류와 전자기 제동 시스템까지 실용적인 응용 원리도 상세히 설명한다.

책 후반부에서는 전자기 유도가 현대 기술에 어떻게 활용되는지 구체적으로 보여준다. 자기 공명 영상 장치의 작동 메커니즘, 전기 자동차 충전 시스템, RFID 태그와 비접촉 카드의 물리 원리를 다룬다. 고속철도 리니어 모터카의 추진 시스템, 유도 조리기구의 가열 방식, 발전소에서 가정까지 이어지는 송배전 과정도 전자기 유도의 관점에서 분석한다. 맥스웰 방정식이 어떻게 전자기파의 존재를 예측했는지, 헤르츠의 실험이 어떻게 라디오와 무선 통신의 시대를 열었는지도 상세히 기술한다. 3상 교류 시스템, 스마트 그리드, 신재생 에너지와 전력망의 연결 방식까지 현대 전력 시스템의 핵심을 이해할 수 있다.

이 책을 통해 독자들은 단순한 지식 습득을 넘어 물리학적 사고방식을 기를 수 있다. 자연 현상을 관찰하고 법칙을 찾아내는 과학자들의 탐구 과정을 따라가며 논리적 추론 능력을 키운다. 전자기 유도라는 하나의 원리가 어떻게 다양한 기술로 발전했는지 이해하면서 과학과 기술의 상호 관계를 파악할 수 있다. 자기 부상 기술, 무선 전력 전송, 양자 기술과 전자기 현상의 새로운 활용까지 미래 기술의 가능성도 엿볼 수 있다. 물리학이 단순한 암기 과목이 아니라 세상을 이해하는 강력한 도구임을 깨닫게 될 것이다.

목차

1. 자석의 신비로운 힘
2. 전류가 만드는 자기장
3. 전하가 자기장에서 받는 힘
4. 전류가 자기장에서 받는 힘
5. 패러데이의 위대한 발견
6. 패러데이 법칙의 수학적 표현
7. 렌츠 법칙과 에너지 보존
8. 움직이는 도선 속 전자들
9. 변화하는 자기장의 마법
10. 자기 인덕턴스의 비밀
11. 상호 인덕턴스와 결합
12. 변압기의 놀라운 원리
13. 교류 발전기의 작동 원리
14. 전동기와 회전 운동
15. 와전류와 전자기 제동
16. 자기 에너지와 저장
17. RL 회로와 시간 상수
18. LC 진동과 전자기 진동
19. 맥스웰의 전자기 이론
20. 전자기파의 탄생
21. 전자기 유도와 현대 기술
22. 전력 시스템과 송배전
23. 전자기 유도의 미래

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.