2013년08월18일 60번

[전기자기학]
무한 평면도체에서 r[m] 떨어진 곳에 p[C/m]의 전하분포를 갖는 직선도체를 놓았을 때 직선도체가 받는 힘의 크기[N/m]는? (단, 공간의 유전율은 ε₀이다.)

(정답률: 알수없음)

문제 해설

직선도체가 받는 힘은 전하분포가 만들어내는 전기장과 직선도체의 전하와 상호작용하는 크기에 의해 결정된다. 이 문제에서는 전하분포가 p[C/m]이므로 전기장은 p/2ε₀이다. 직선도체의 길이가 무한하므로 전하분포와의 상호작용은 끝에서 일어나는 것이 무시할 수 없다. 따라서 직선도체의 양 끝에서는 전하분포와의 상호작용이 없으므로, 직선도체에 작용하는 힘은 전체 길이에서 r만큼 떨어진 부분에서의 전기장과 직선도체의 전하와 상호작용하는 크기에 의해 결정된다. 이 부분에서의 전기장은 p/4πε₀r²이므로, 직선도체에 작용하는 힘은 F = p²/8πε₀r²이다. 이 값은 보기 "

"와 일치한다.

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