정전기 및 정전유도

전기기사 필기 2003년 3회 12번

Q문제

정전유도에 의해서 고립도체에 유기되는 전하는?

유사 문제 링크

선택지 분석

정전하만 유기되며, 도체는 등전위이다.

고립된 도체에서는 전하량 보존 법칙에 의해 외부에서 전하가 유입되지 않는 한 정, 부 전하가 동시에 발생해야 합니다.

정,부 동량의 전하가 유기되며, 도체는 등전위이다.

정전유도 현상이 발생하면 고립된 도체 내부의 자유 전자가 외부 전계에 의해 이동하여 정, 부 동량의 전하가 분리 배치됩니다.

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Step 1: 전하량 보존 법칙에 따라 고립된 도체의 전체 전하량 합은 변하지 않으므로, 한쪽에 정전하가 유기되면 반대편에는 반드시 같은 양의 부전하가 유기됩니다.

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Step 2: 도체 내부의 전계가 0이 될 때까지 전하 재배치가 일어나며, 정전기적 평형 상태에 도달하면 도체 내부의 모든 지점에서 전계의 세기는 0이 됩니다.

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Step 3: 전계가 0이라는 것은 전위의 기울기가 없음을 의미하므로, 도체 표면과 내부를 포함한 도체 전체는 전위가 일정한 등전위체가 됩니다.

부전하만 유기되며, 도체는 등전위가 아니다.

전하량 보존 법칙을 위배하며, 정전기적 평형 상태의 도체가 등전위라는 물리적 특성을 부정하는 설명입니다.

정,부 동량의 전하가 유기되며, 도체는 등전위가 아니다.

전하량 보존은 타당하나, 도체 내부 전계가 0이 되어 등전위를 형성한다는 정전계의 기본 원리에 어긋납니다.

고립된 도체라는 조건이 왜 중요한가요?

외부와 전하를 주고받지 않는다는 것을 의미하며, 이 조건 때문에 유기되는 정전하와 부전하의 절대량이 항상 같아야 하기 때문입니다.

도체가 등전위가 되는 이유는 무엇인가요?

도체 내부에 전위차가 존재하면 자유 전자가 이동하여 전류가 흐르게 되는데, 전하 이동이 멈춘 평형 상태에서는 전위차가 0이 되어 모든 곳의 전위가 같아집니다.