전기력선

전기기사 필기 2006년 1회 2번

Q문제

전기력선에 관한 다음 설명 중 틀린 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

전기력선은 도체 표면에 수직으로 출입한다.

전기력선은 도체 표면(등전위면)과 항상 수직으로 교차하는 성질을 가집니다.

도체 내부에는 전력선이 다수 존재한다.

정전기 평형 상태의 도체 내부에는 전계가 0이므로 전기력선이 존재할 수 없습니다.

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Step 1: 도체에 전하를 주면 전하 간의 반발력에 의해 모든 전하는 도체의 표면으로만 이동하여 분포하게 됩니다.

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Step 2: 가우스의 정리에 따라 폐곡면 내부의 알짜 전하가 0이면 내부 전계의 세기(E) 또한 0이 됩니다.

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Step 3: 전기력선의 밀도는 전계의 세기와 비례하므로, 전계가 0인 도체 내부에는 전기력선이 존재하지 않습니다.

단위 전하에서는 진공 중에서

\frac{1}{ϵ _{0}}

개의 전기력선이 출입한다.

가우스의 정리에 의해 전하

Q

에서 나오는 전기력선의 총수는

N = \frac{Q}{ϵ _{0}}

이며, 단위 전하(

Q = 1

)일 때

\frac{1}{ϵ _{0}}

개가 됩니다.

전기력선은 전계가 0이 아닌 곳에서는 등전위면과 직교한다.

전계의 방향은 전위가 감소하는 최대 방향이므로 등전위면의 접선 성분 전계는 0이 되며, 결과적으로 전기력선은 등전위면과 직교합니다.

도체 내부에 전계가 0인 이유는 무엇인가요?

도체 내부의 자유 전하들이 서로 밀어내어 표면으로만 분포하게 되고, 내부에서는 전하들이 만드는 전계의 합이 상쇄되어 0이 되기 때문입니다.

전기력선이 서로 교차할 수 있나요?

전기력선은 서로 교차하거나 분리되지 않는 성질을 가집니다. 한 점에서의 전계 방향은 유일해야 하기 때문입니다.