2021년08월14일 44번
[전기자기학] 공기 중 무한 평면도체의 표면으로부터 2m 떨어진 곳에 4C의 점전하가 있다. 이 점전하가 받는 힘은 몇 N 인가?
- ① 1/πɛ0
- ② 1/4πɛ0
- ③ 1/8πɛ0
- ④ 1/16πɛ0
(정답률: 10%)
문제 해설
점전하가 받는 힘은 전하와 전기장의 곱으로 나타낼 수 있다. 전기장은 전하에 의해 만들어지며, 무한 평면도체의 표면으로부터 2m 떨어진 곳에서의 전기장은 다음과 같이 구할 수 있다.
E = σ/2ɛ0
여기서 σ는 무한 평면도체의 표면전하밀도이다. 문제에서는 무한 평면도체의 표면으로부터 2m 떨어진 곳에서의 전기장을 구해야 하므로, 무한 평면도체의 표면전하밀도는 문제에서 주어진 점전하와 상관없이 다음과 같다.
σ = -4C/∞ = 0 (무한대에서의 전하밀도는 0이다.)
따라서 전기장은 0이다. 따라서 점전하가 받는 힘은 0이다.
따라서 정답은 "1/4πɛ0"이 아니다.
E = σ/2ɛ0
여기서 σ는 무한 평면도체의 표면전하밀도이다. 문제에서는 무한 평면도체의 표면으로부터 2m 떨어진 곳에서의 전기장을 구해야 하므로, 무한 평면도체의 표면전하밀도는 문제에서 주어진 점전하와 상관없이 다음과 같다.
σ = -4C/∞ = 0 (무한대에서의 전하밀도는 0이다.)
따라서 전기장은 0이다. 따라서 점전하가 받는 힘은 0이다.
따라서 정답은 "1/4πɛ0"이 아니다.
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