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정전계(static electric field), 정자계(static magnetic field) 로 부터 시작하여, 시변(time-varying) 전자계의 각종 이론이 현장 전기설비 관리 중에 어떠한 모습으로 나타나는 지를 경험을 통해 소개하고, 마지막으로 맥스웰 방정식 유도까지를 물리적 개념으로 설명하였다.

이 책은 전자기학에 친숙함을 느끼지 못하지만 전자기학과 인연을 끊을 수 없는 대학생들과 직장인들을 염두에 두고 썼습니다. 마치 여행을 먼저 다녀온 사람이 아직 가보지 않은 사람들에게 신이 나서 자신의 경험을 이야기 하듯이 제가 30여년간 현장에서 경험한 전기설비에서의 다양한 전자기 현상을 소개했습니다.
여행을 먼저 해 본 사람이 그 지역의 역사나 문화 등을 오랫동안 연구한 학자들이 갖는 전문성을 갖고 있지는 못하듯, 저도 전자기학 분야를 깊이 연구한 학자들의 지식을 갖고 있지는 않습니다. 그래서 이 책은 대학의 강의나 전자기학을 학문적으로 연구하는 분들을 위한 기술서는 아니며, 전자기학을 공부하기 시작한 학생이나 산업현장에서 전자기적 안목을 갖고 업무를 수행하려는 기술자들에게 간접경험을 통해 전자기학과 좀 더 친숙하게 되기를 희망하며 썼습니다.

1부 정전계의 응용
1장. 전계 해석의 이해
2장. 정전계 응용 전기설비

2부 정자계의 응용
3장. 자계해석의 이해
4장. 정자계 응용설비

3부 교류(시변)전자계의 응용
5장. 시변 전자장의 이해
6장. 교류전자계 응용설비
7장. 전기가열의 응용

4부 MAXWELL 방정식
8장. 벡터 미분 연산자의 이해
9장. MAXWELL 방정식
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교류(시변)전자계의 응용
우리 주변의 수 많은 전기설비들은 대부분 상용주파수의 교류 전력을 사용한다. 우리나라의 경우 1초에 60번씩 전압과 전류의 크기가 변화하는 60[Hz] 상용주파수 전력을 사용한다. 지금까지 공부한 정전계와 정자계 이론은 시간에 따른 전류와 전압의 변화가 없다는 것을 전제한 것이다. 이 말은 실제로 시간에 따른 변화가 없거나 변화가 있더라도 실용상 시간에 따른 전압과 전류의 변화율을 고려하지 않아도 그 원리의 이해나 응용에 문제가 없는 경우를 다루었다는 뜻이다. 그러나 전기설비의 원리나 설비관리 실무를 이해하는 데 있어 특히 60Hz 교류를 사용하는 대부분의 전기 설비관리에 있어 전압과 전류의 시간적 변화를 고려하지 않으면 그 현상이 이해되지 않는 경우도 많이 있다.
시간에 따른 전압(전류)의 변화는 주변에 시간에 따라 같은 속도로 변하는 자계를 발생하며 이 자계가 주변의 도체 내부에 다시 전계와 자계를 발생시키는 전자유도전자유도 현상은 우리 주변의 수많은 전기현상의 근본원리가 된다.
가장 대표적인 것이 변압기와 유도전동기다. 이 둘을 제외하면 전기설비 관리 기술은 의미를 잃을 것이다. 그만큼 시변전자계의 전자유도 기술은 전기기술자라면 누구든 그 원리를 정확히 알고 활용할 줄 알아야 하는 핵심기술이다.
이 장에서는 시변전자계(時變電磁界, Time Varying Electromagnetic Field)가 빚어내는 다양한 전기설비 내부의 이야기를 다룬다.
전력케이블에 교류전류를 흘리고 도체 내부의 전류밀도를 측정하면 전류는 도체 단면에 골고루 흐르는 것이 아니라 도체의 중심부보다 바깥쪽으로 몰려 흐른다. 또한 시변자계시변자계(時變磁界) 내부에 있는 고온의 쇳물(비자성체)은 시변자계에 따라 움직이며 섞이게 된다. 또한 시변 전자계는 도체 내부에 주울열을 발생시켜 그 도체를 가열하기도 한다. 또한 시변자계가 발생시킨 유도전류(와전류)는 유도전동기를 회전하게 하는 핵심적인 존재이지만, 역설적이게도 유도전동기가 기동(Start)할 때는 기동 특성을 나빠지게하는 원인이 되기도 한다.
이처럼 시변전자계는 우리 주변에서 많은 전자기적 현상을 발생시키고 전기기술자들은 이들을 적절히 이용하거나 이들 현상으로 인해 발생하는 문제점에 대책을 세우는 등의 다양한 기술 활동을 하고 있다
본 장에서는 이러한 시변전자장에서 발생하는 여러가지 전자기적 현상을 이해하고 설비관리 실무에 활용하는 기본 체력을 다져 보기로 한다.