2019년08월04일 58번

[전기자기학]
평행판 콘덴서의 극간 전압이 일정한 상태에서 극간에 공기가 있을 때의 흡인력을 F₁, 극판 사이에 극판 간격의 2/3 두께의 유리판(ε_r=10)을 삽입할 때의 흡인력을 F₂라 하면 F₂/F₁는?

① 0.6
② 0.8
③ 1.5
④ 2.5

(정답률: 58%)

문제 해설

평행판 콘덴서의 용량은 극판 사이의 간격에 반비례하므로, 유리판을 삽입하면 용량이 감소한다. 따라서 전하가 일정하다면 전압은 증가하게 된다. 이에 따라 극간 전압이 일정한 상태에서 유리판을 삽입하면 극판 사이의 전압차가 증가하게 되어 흡인력이 증가한다.

유리판의 상대유전율이 10이므로, 유리판을 삽입한 후의 콘덴서의 용량은 원래 용량의 1/10이 된다. 따라서 전하가 일정하다면 전압은 10배가 되어야 한다. 이에 따라 F₂/F₁은 10배가 된다. 하지만 흡인력은 전압의 제곱에 비례하므로, F₂/F₁은 10의 제곱인 100배가 된다.

따라서 F₂/F₁는 100/40 = 2.5이다.

이전 문제 다음 문제