전기영상법
전기기사 필기 2006년 1회 15번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전계의 특수 해법 및 전류 |
|---|---|
| 인지 유형 | calculation |
| 난이도 | Level 3 |
Q문제
반지름 인 접지 구도체의 중심에서 되는 점에 점전하 가 있을 때 영상전하 의 크기는?
선택지 분석
1
오답 함정 분석
영상전하의 크기 공식에서 분모를 으로 잘못 적용한 오답입니다.
2
오답 함정 분석
영상전하의 크기가 아닌 영상전하의 위치 공식()을 잘못 적용한 오답입니다.
3
오답 함정 분석
영상전하의 크기 공식에서 와 의 위치를 반대로 적용한 오답입니다.
정답 상세 해설
반지름이 인 접지 구도체 중심에서 거리 만큼 떨어진 곳에 점전하 가 있을 때, 영상전하의 크기는 입니다.
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Step 1: 접지 구도체와 점전하 사이의 전계를 구하기 위해 전기영상법을 적용합니다.
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Step 2: 구도체 표면의 전위가 0이 되기 위한 기하학적 조건을 만족하려면, 구도체 내부의 영상전하 의 위치는 구의 중심에서 인 지점이 되어야 합니다.
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Step 3: 이때 구도체 표면의 전위를 0으로 만드는 영상전하의 값은 가 됩니다. 따라서 영상전하의 크기는 입니다.
자주 묻는 질문
Q.
영상전하의 부호는 왜 음수인가요?
접지된 구도체 표면의 전위를 0으로 만들기 위해서는 외부의 양전하 와 반대 부호의 전하가 내부에 존재해야 하기 때문입니다.
Q.
영상전하의 위치는 어떻게 결정되나요?
구도체 표면의 모든 점에서 전위가 0이 되도록 기하학적 조건을 만족하는 위치로 결정되며, 구의 중심에서 만큼 떨어진 곳에 위치합니다.