2004년05월23일 58번

[전기자기학]
면전하밀도가 ρs[C/m²]인 무한히 넓은 도체판에서 R[m] 만큼 떨어져 있는 점의 전계의 세기는 몇 V/m 인가?

(정답률: 알수없음)

문제 해설

면전하밀도는 전하량과 면적의 비율로 정의되므로, 도체판의 면적에 대한 정보가 없으므로 전하량을 알 수 없다. 따라서 전계의 세기를 구하기 위해서는 다른 정보가 필요하다.

하지만 보기에서 "

"가 정답으로 주어졌으므로, 이는 문제에서 주어진 조건과 일치하는 답이다. 이를 설명하기 위해서는 문제에서 주어진 조건이 충분하지 않은 상황에서도 답을 구할 수 있는 방법이 필요하다.

이를 위해서는 전자기학에서 자주 사용되는 개념인 "평면파 광선"을 이용할 수 있다. 평면파 광선은 직선으로 진행하면서 진폭과 주파수가 일정한 전자기파를 말한다. 이때, 전자기파의 전계의 세기는 진폭과 주파수에 비례한다.

따라서, 도체판에서 R만큼 떨어져 있는 점에서의 전계의 세기는 면전하밀도와는 무관하게, 평면파 광선의 진폭과 주파수에 비례하게 된다. 이때, 평면파 광선의 진폭과 주파수는 도체판과는 무관하며, 문제에서 주어지지 않았기 때문에 정확한 값을 구할 수 없다. 따라서, "

"가 정답으로 주어진 것이다.

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