서강대학교 일반물리 II

PHY1002 · 2026년 2학기

강의 정보

담당 최영우
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이메일ywchoi02@sogang.ac.kr
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교재 & 평가

교재

Principles of Physics, 12/E

Resnick, Halliday, Walker

평가

50%

중간고사

50%

기말고사

강의 자료

강의 자료는 학기 진행에 따라 순차적으로 게시됩니다.

21장 쿨롱 법칙

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22장 전기장

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23장 가우스 법칙

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24장 전기 퍼텐셜

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25장 전기용량

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26장 전류와 저항

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27장 회로

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28장 자기장

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29장 전류에 의한 자기장

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30장 유도와 인덕턴스

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31장 전자기 진동과 교류

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32장 맥스웰 방정식과 물질의 자성

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33장 전자기파

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34장 상 (거울과 렌즈)

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35장 간섭

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36장 회절

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37장 상대성이론

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38장 광자와 물질파

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39장 물질파 심화

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40장 원자 물리

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시뮬레이션

21장 · 쿨롱 법칙

쿨롱 법칙

두 점전하를 드래그하며 정전기력의 크기와 방향을 관찰합니다. 쿨롱 법칙 F=k∣q1∣∣q2∣r2F = k\dfrac{|q_1||q_2|}{r^2} (k=8.99×109  N\cdotpm2/C2k = 8.99\times10^9\;\text{N·m}^2/\text{C}^2)에 따라 같은 부호는 척력, 반대 부호는 인력이 작용하며, 두 힘이 크기는 같고 방향은 반대(뉴턴 제3법칙)임을 확인합니다.

유도 전하와 도체 분극

대전된 막대를 도체/절연체에 가까이 하며 전하의 재배치를 관찰합니다. 도체에서는 자유 전자가 이동하여 가까운 면에 반대 부호 전하가 유도되고, 접지(grounding)를 거치면 도체가 알짜 전하를 띠게 되는 과정을 확인합니다.

22장 · 전기장

전기력선과 전기장

점전하들을 드래그하며 전기장 벡터장과 전기력선을 실시간으로 관찰합니다. 점전하의 전기장 E=14πε0∣q∣r2E = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{|q|}{r^2} 과 중첩 원리 E⃗=E⃗1+E⃗2\vec{E} = \vec{E}_1 + \vec{E}_2 에 따라 측정점 P의 알짜 장이 갱신되며, 전기력선이 양전하에서 나와 음전하에서 끝나고 빽빽할수록 장이 강함을 프리셋(단일 전하·쌍극자·같은 부호 두 전하)으로 확인합니다.

23장 · 가우스 법칙

가우스 법칙과 전기 플럭스

가우스면(원) 안팎으로 전하를 드래그하며 곡면을 통과하는 전기 플럭스를 관찰합니다. 곡면을 뚫는 장 벡터의 방향(밖/안)이 플럭스의 부호를 결정하고, 가우스 법칙 ε0Φ=qenc\varepsilon_0\Phi = q_{\text{enc}} 에 따라 내부 전하가 같으면 가우스면 반지름을 바꿔도 Φ=qenc/ε0\Phi = q_{\text{enc}}/\varepsilon_0 이 변하지 않음을 확인합니다.

24장 · 전기 퍼텐셜

등퍼텐셜선과 전기장

점전하들을 드래그하며 등퍼텐셜선과 전기장 벡터를 함께 관찰합니다. 퍼텐셜은 스칼라 합 V=14πε0∑iqiriV = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\sum_i \dfrac{q_i}{r_i}로 구해지고, 전기장 Es=−∂V/∂sE_s = -\partial V/\partial s는 어디서나 등퍼텐셜선에 수직임을 확인합니다. 단일 전하·쌍극자·두 양전하 프리셋과 커서 위치의 VV, EE 실시간 표시를 제공합니다.

25장 · 전기용량

평행판 축전기 실험실

평행판 축전기의 판 면적 AA, 간격 dd, 유전 상수 κ\kappa를 바꾸며 C=κε0A/dC = \kappa\varepsilon_0 A/d, qq, VV, EE, UU의 변화를 관찰합니다. 배터리 연결 시에는 VV가 고정되어 유전체를 넣으면 q=κq0q = \kappa q_0로 늘고, 분리 시에는 qq가 고정되어 V=V0/κV = V_0/\kappa로 줄어드는 두 경우의 차이를 확인합니다.

26장 · 전류와 저항

표류 속도와 전류

도선 속 전자들의 무작위 열운동과 전기장에 의한 표류를 관찰합니다. 전기장 EE, 전자 밀도 nn, 단면적 AA를 바꾸면 표류 속도 vd=eEτmv_d = \dfrac{eE\tau}{m} 와 전류 i=nAevdi = nAev_d 가 실시간으로 갱신되며, 전기장이 없으면 무작위 운동만으로는 알짜 흐름이 없어 전류가 0임을 확인합니다.

27장 · 회로

RC 회로: 충전과 방전

R, C 슬라이더와 충전/방전 스위치로 축전기의 시간 변화를 관찰합니다. 충전 q=CE(1−e−t/RC)q = C\mathcal{E}\big(1-e^{-t/RC}\big), 방전 q=q0e−t/RCq = q_0 e^{-t/RC} 곡선이 실시간 그래프로 그려지며, 시간 상수 τ=RC\tau = RC 에서 충전은 최종값의 63%, 방전은 처음의 37%가 됨을 확인합니다.

28장 · 자기장

사이클로트론 운동

균일 자기장(화면에서 나오는 방향 ⊙) 속 하전입자의 원운동을 관찰합니다. 로런츠 힘 F⃗B=qv⃗×B⃗\vec{F}_B = q\vec{v}\times\vec{B} 가 구심력이 되어 반지름 r=mv∣q∣Br = \dfrac{mv}{|q|B}, 주기 T=2πm∣q∣BT = \dfrac{2\pi m}{|q|B} 로 회전하며, 전하 부호에 따라 회전 방향이 반전되고 주기가 속력과 무관함(사이클로트론의 원리)을 확인합니다.

29장 · 전류에 의한 자기장

직선 도선의 자기장

전류가 흐르는 직선 도선 주위의 자기장 벡터장을 관찰합니다. 긴 직선 도선의 자기장 B=μ0i2πrB = \dfrac{\mu_0 i}{2\pi r} 이 도선을 감싸는 동심원(오른손 법칙)을 이루며, 탐침으로 각 점의 BB를 측정합니다. 두 도선 모드에서는 평행 전류 사이의 힘 F/L=μ0i1i22πdF/L = \dfrac{\mu_0 i_1 i_2}{2\pi d} 가 같은 방향이면 인력, 반대 방향이면 척력임을 확인합니다.

30장 · 유도와 인덕턴스

패러데이 유도 법칙

막대자석을 드래그해 코일에 넣었다 빼며 자속 ΦB(t)\Phi_B(t)와 유도 기전력 E=−N dΦB/dt\mathcal{E} = -N\,d\Phi_B/dt 를 실시간 그래프로 관찰합니다. 자석이 빠르게 움직일수록 ∣E∣|\mathcal{E}| 가 커지고, 렌츠 법칙에 따라 유도 전류의 자기장 B⃗ind\vec{B}_{\text{ind}} 가 자속 변화를 방해하는 방향으로 생김을 극성 반전 토글과 감김 수 NN 슬라이더로 확인합니다.

31장 · 전자기 진동과 교류

LC 진동과 직렬 RLC 교류

모드 1에서는 LC 회로의 전하 q(t)q(t)·전류 i(t)i(t) 진동과 전기 에너지 UE=q2/2CU_E = q^2/2C, 자기 에너지 UB=12Li2U_B = \tfrac{1}{2}Li^2 의 주기적 교환을 관찰하고, LL·CC 슬라이더로 각진동수 ω=1/LC\omega = 1/\sqrt{LC} 의 변화를 확인합니다. 모드 2에서는 직렬 RLC 교류 회로의 회전 위상자와 전류 진폭 곡선 I=Em/R2+(XL−XC)2I = \mathcal{E}_m/\sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} 을 보며, 구동 각진동수 ωd\omega_d 를 조절해 공명(ωd=ω\omega_d = \omega)을 찾아봅니다.

33장 · 전자기파

진행하는 전자기파

진행하는 평면 전자기파를 유사 3D로 관찰합니다. 전기장 E=Emsin⁡(kx−ωt)E = E_m\sin(kx-\omega t) (빨강, yy축)와 자기장 B=Bmsin⁡(kx−ωt)B = B_m\sin(kx-\omega t) (파랑, zz축)가 같은 위상으로 진동하며 +x+x 방향으로 진행하고, 파장·진동수 슬라이더가 c=λf=3.00×108  m/sc = \lambda f = 3.00\times10^{8}\;\text{m/s} 로 묶여 있음을 확인합니다. 편광판 모드에서는 투과축 각도 θ\theta를 바꾸며 말뤼스 법칙 I=I0cos⁡2θI = I_0\cos^2\theta 에 따른 투과 세기를 실시간 바로 관찰합니다.

34장 · 상 (거울과 렌즈)

거울·렌즈 광선 추적

오목·볼록 거울과 수렴·발산 렌즈의 4가지 모드에서 물체(화살표)를 드래그하며 주요 광선 추적과 상의 형성을 관찰합니다. 거울·얇은 렌즈 공식 1p+1i=1f\dfrac{1}{p} + \dfrac{1}{i} = \dfrac{1}{f} 과 배율 m=−ipm = -\dfrac{i}{p} 가 실시간으로 대입 계산되고, 실상(i>0i>0)/허상(i<0i<0), 정립/도립, 확대/축소 여부와 초점 FF·곡률 중심 CC의 위치를 확인합니다.

35장 · 간섭

이중슬릿 간섭

슬릿 간격 dd, 파장 λ\lambda, 스크린 거리 DD를 바꾸며 영의 이중슬릿 간섭 무늬를 관찰합니다. 두 슬릿의 원형파가 겹쳐 밝은 무늬 dsin⁡θ=mλd\sin\theta = m\lambda (위치 ym=mλD/dy_m = m\lambda D/d)를 만들고, 세기 분포 I=4I0cos⁡2(ϕ/2)I = 4I_0\cos^2(\phi/2) (ϕ=2πdλsin⁡θ\phi = \tfrac{2\pi d}{\lambda}\sin\theta)와 무늬 간격 Δy=λD/d\Delta y = \lambda D/d가 실시간으로 갱신됨을 확인합니다.

36장 · 회절

단일슬릿 회절

슬릿 폭 aa와 파장 λ\lambda를 조절하며 단일슬릿 회절의 세기 분포 I(θ)=Im(sin⁡αα)2I(\theta) = I_m\left(\dfrac{\sin\alpha}{\alpha}\right)^2 (α=πaλsin⁡θ\alpha = \dfrac{\pi a}{\lambda}\sin\theta)와 스크린 무늬를 관찰합니다. 어두운 무늬가 asin⁡θ=mλa\sin\theta = m\lambda에 생기고 슬릿이 좁을수록 무늬가 넓게 퍼짐을 확인하며, 이중슬릿 모드에서는 간섭 무늬 cos⁡2β\cos^2\beta에 회절 포락선이 씌워져 d/ad/a 비가 중앙 봉우리 속 밝은 무늬 개수를 결정함을 확인합니다.

37장 · 상대성이론

광시계와 시간 지연

우주선 속도 v/cv/c를 조절하며 광시계의 시간 지연을 관찰합니다. 우주선 안에서는 빛이 거리 2D2D를 수직 왕복하여 고유 시간 Δt0=2D/c\Delta t_0 = 2D/c가 걸리지만, 지상에서는 빛이 지그재그 경로 2L>2D2L > 2D를 같은 속력 cc로 지나므로 Δt=γ Δt0\Delta t = \gamma\,\Delta t_0로 길어짐을 두 시계의 실시간 비교로 확인합니다. 길이 수축 모드에서는 고유 길이 L0L_0인 막대가 L=L01−β2=L0/γL = L_0\sqrt{1-\beta^2} = L_0/\gamma로 줄어드는 것을 로런츠 인자 γ=1/1−β2\gamma = 1/\sqrt{1-\beta^2}와 함께 보여줍니다.

38장 · 광자와 물질파

광전효과 실험실

빛의 진동수·세기와 금속의 일함수를 바꾸며 광전자 방출을 관찰합니다. 광전 방정식 hf=Kmax+Φhf = K_{max} + \Phi 에 따라 KmaxK_{max}는 세기와 무관하게 진동수만으로 결정되고, f<f0=Φ/hf < f_0 = \Phi/h 이면 세기를 높여도 전자가 나오지 않음을 확인합니다. 감속 전압으로 전류를 차단해 정지 전압 eVstop=KmaxeV_{stop} = K_{max} 를 측정하고, Kmax=hf−ΦK_{max} = hf - \Phi 직선 그래프에서 문턱 진동수를 확인합니다.

39장 · 물질파 심화

무한 퍼텐셜 우물

무한 퍼텐셜 우물에 갇힌 전자의 파동함수 ψn(x)=2/L sin⁡(nπx/L)\psi_n(x)=\sqrt{2/L}\,\sin(n\pi x/L) 와 확률밀도 ∣ψn∣2|\psi_n|^2, 에너지 준위 사다리를 관찰합니다. 양자수 nn(1~6)과 우물 폭 LL(50~1000 pm)에 따라 En=n2h28mL2E_n = \dfrac{n^2h^2}{8mL^2} 가 실시간 갱신되고, 준위를 클릭하면 양자 도약이 일어나 광자 파장 λ=hc/ΔE\lambda = hc/\Delta E 와 스펙트럼 영역(X선~적외선)이 표시됩니다. LL을 키우면 방출 광자가 가시광이 되는 양자점의 원리도 확인할 수 있습니다.

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일반물리 I·II 전 범위의 시뮬레이션입니다.

전자기학

쿨롱 법칙 전기장 가우스 법칙 전기 퍼텐셜 축전기 옴의 법칙 RC 회로 자기장 속 하전입자 전류의 자기장 패러데이 법칙 RLC 회로 솔레노이드 전자기파

광학

거울과 렌즈 이중슬릿 단일슬릿

현대물리

시간 지연 광전효과 무한 퍼텐셜 우물 수소 원자

역학 I

자유낙하 포물체 운동 원운동 뉴턴의 제2법칙 앳우드 기계 빗면 운동 벡터

역학 II

일과 에너지 에너지 보존 충돌 회전 운동 굴림 운동

역학 III

중력과 궤도 유체

진동 & 파동

진동 파동 정상파

열역학

열 이상기체 카르노 기관