분극도와 전계
전기기사 필기 2004년 3회 7번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 유전체 |
|---|---|
| 인지 유형 | calculation |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
공기 중에서 어느 거리를 두고 있는 두 점전하 사이에 작용하는 힘이 이고, 두 점전하를 액체 유전체 속에 넣었더니 으로 힘이 줄었다. 이 액체 유전체의 비유전율은 얼마인가?
선택지 분석
1
0.1
오답 함정 분석
비유전율을 구하는 식을 잘못 적용하여 계산을 틀린 오답입니다.
2
0.4
오답 함정 분석
유전체 속에서의 힘의 크기인 0.4를 그대로 비유전율로 착각한 오답입니다.
2.5
정답 상세 해설
유전체 내에서의 정전력은 공기 중에서의 정전력에 비해 비유전율에 반비례하여 감소하므로, 비유전율은 2.5입니다.
•
Step 1: 공기 중에서의 두 점전하 사이에 작용하는 힘을 F_0, 유전체 속에서의 힘을 F라고 할 때, 쿨롱의 법칙에 의해 F = F_0 / ε_r 의 관계가 성립합니다.
•
Step 2: 문제에서 주어진 값인 F_0 = 1 [N], F = 0.4 [N]을 식에 대입합니다.
•
Step 3: 0.4 = 1 / ε_r 이므로, 이를 ε_r에 대해 정리하면 ε_r = 1 / 0.4 = 2.5 가 됩니다.
4
6.25
오답 함정 분석
비유전율을 구하는 과정에서 1 / (0.4)^2 과 같이 수식을 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.
자주 묻는 질문
Q.
유전체 속에서 두 전하 사이에 작용하는 힘은 왜 줄어드나요?
유전체 내부에서 분극 현상이 일어나 전하의 전기장을 상쇄시키기 때문입니다. 따라서 매질의 비유전율이 클수록 작용하는 정전력은 반비례하여 작아집니다.
Q.
비유전율의 단위는 무엇인가요?
비유전율은 진공의 유전율에 대한 매질의 유전율의 비율을 나타내는 무차원 수이므로 단위가 없습니다.