전자기학과 전자석

재생기, 또는 '절연 장치'는 로버트 스털링의 가장 중요한 공헌이자 엔진의 높은 효율의 핵심입니다. 이는 사이클 동안 열에너지를 일시적으로 저장하고 방출하는 내부 열교환기입니다. 뜨거운 가스가 차가운 쪽으로 이동하면서 재생기 ​​매트릭스에 열을 전달하고, 이 열은 차가운 가스가 다시 뜨거운 쪽으로 돌아갈 때 흡수됩니다.

공학적 응력(σ)은 가해진 하중을 초기 단면적(A₀)으로 나눈 값이고, 공학적 변형률(ε)은 길이 변화량(ΔL)을 초기 길이(L₀)로 나눈 값입니다. 이러한 정의, 즉 σ = F/A₀와 ε = ΔL/L₀는 응력-변형률 곡선을 그리는 데 필수적이지만, 시험 중 시편의 크기가 일정하게 유지된다는 가정을 전제로 합니다.

나비에-스토크스 방정식은 점성 유체의 운동을 설명하는 비선형 편미분 방정식 세트입니다. 이 방정식은 운동량 변화와 압력 기울기, 점성력, 외부 힘 사이의 균형을 나타내는 뉴턴의 제2법칙을 표현한 것입니다. 비압축성 유체의 경우, 방정식은 [latex]rho (frac{partial mathbf{v}}{partial t} + mathbf{v} cdot nabla mathbf{v}) = -nabla p + mu nabla^2 mathbf{v} + mathbf{f}[/latex]입니다.

음극 보호(CP)는 금속 표면을 전기화학 전지의 음극으로 만들어 부식을 제어하는 ​​기술입니다. 이는 외부에서 전류를 공급하여 자연적인 부식 전류를 억제함으로써 이루어집니다. 보호되는 금속의 전위는 더 낮은 음의 값으로 분극되어 부식에 대한 내성 또는 부동태 영역으로 이동합니다.

유체나 고체와 같은 연속적인 시스템의 경우, 운동량 보존은 미분 형태로 표현됩니다. 한 지점에서의 운동량 밀도 [latex]rho vec{v}[/latex]의 변화율은 코시 응력 텐서 [latex]sigma[/latex]와 체적력 [latex]vec{f}[/latex]의 발산에 의해 결정됩니다. 이는 코시 운동량 방정식 [latex]frac{partial (rho vec{v})}{partial t} + nabla cdot (rho vec{v} otimes vec{v}) = nabla cdot sigma + vec{f}[/latex]로 나타낼 수 있습니다.

이상적인 스털링 사이클은 등온 팽창, 등적 열 제거, 등온 압축, 등적 열 첨가의 네 가지 과정으로 구성된 폐쇄형 재생 열역학 사이클입니다. 작동 유체는 항상 밀폐되어 있습니다. 이론적인 열효율은 카르노 사이클 효율과 같으며, [latex]eta_{th} = 1 - frac{T_C}{T_H}[/latex]로 나타낼 수 있습니다. 여기서 [latex]T_H[/latex]와 [latex]T_C[/latex]는 각각 고온 및 저온 열원의 절대 온도입니다.

연속체 가정은 유체를 불연속적인 분자가 아닌 연속적인 물질로 취급합니다. 이러한 단순화는 문제의 길이 스케일이 분자 간 거리보다 훨씬 클 때 유효하며, 밀도와 속도 같은 물성을 극히 작은 지점에서 정의할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 미분 방정식을 사용하여 유체 흐름의 거시적 거동을 설명할 수 있습니다.

자석의 자기 모멘트는 전체적인 자기적 특성을 나타내는 벡터량입니다. 이는 가상의 북극과 남극이 일정한 거리만큼 떨어져 있는 자기 쌍극자로 시각화할 수 있습니다. 모멘트는 남극에서 북극으로 향합니다. 전류 루프의 경우, 자기 모멘트는 [latex]vec{mu} = I vec{A}[/latex]이며, 여기서 I는 전류이고 A는 면적 벡터입니다.

코시 응력 텐서(Cauchy stress tensor), 기호 [latex]boldsymbol{sigma}[/latex]는 재료 내부의 한 지점에서의 응력 상태를 완벽하게 정의하는 2차 텐서입니다. 이 텐서는 해당 지점을 통과하는 임의의 표면의 인장 벡터(단위 면적당 힘) [latex]mathbf{T}[/latex]와 표면의 법선 벡터 [latex]mathbf{n}[/latex]을 선형 관계 [latex]mathbf{T} = boldsymbol{sigma} cdot mathbf{n}[/latex]로 연결합니다.

기전력의 주요 원천은 패러데이 법칙으로 설명되는 전자기 유도입니다. 패러데이 법칙에 따르면 회로 루프를 통과하는 시간에 따라 변하는 자기 선속 [latex]Phi_B[/latex]는 기전력([latex]mathcal{E}[/latex])을 유도합니다. 기전력의 크기는 자속의 변화율에 비례하며, [latex]mathcal{E} = - frac{dPhi_B}{dt}[/latex]라는 식으로 나타낼 수 있습니다. 이 원리는 발전기, 변압기 및 인덕터의 기본 원리입니다.