전하

전기기사 필기 2007년 1회 13번

Q: 제3의 전하가 놓이면 $Q_1$이 받는 전체 힘은 변하지 않나요?

$Q_1$이 받는 전체 힘(알짜힘)은 $Q_2$에 의한 힘과 $Q_3$에 의한 힘의 벡터 합이므로 변하게 됩니다. 하지만 문제에서 묻는 것은 $Q_1$과 $Q_2$ '사이'의 힘이므로 변화가 없습니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 진공 중의 정전계
인지 유형	memory
난이도	Level 2

Q문제

점전하

Q_{1}, Q_{2}

사이에 작용하는 쿨롱의 힘이

F

일 때, 이 부근에 점전하

Q_{3}

를 놓을 경우

Q_{1}

과

Q_{2}

사이의 쿨롱의 힘은

F^{'}

이다.

F^{'}

와

F

의 관계로 옳은 것은?

유사 문제 링크

2008-3-q12 2014-3-q17 2005-1-q9 2020-2-q7 2020-3-q2

선택지 분석

F > F^{'}

이다.

오답 함정 분석

제3의 전하가 존재할 때 각 전하가 받는 전체 합성력은 변할 수 있으나, 특정 두 전하 사이의 상호작용력은 변하지 않습니다.

F < F^{'}

이다.

오답 함정 분석

전하 사이의 거리가 변하지 않는 한 두 전하 사이의 쿨롱의 힘의 크기는 일정하게 유지됩니다.

F = F^{'}

이다.

정답 상세 해설

두 점전하 사이에 작용하는 쿨롱의 힘은 주변의 다른 전하 존재 여부와 상관없이 두 전하의 크기와 거리만으로 결정됩니다.

•

Step 1: 쿨롱의 법칙에 의하면 두 전하

Q_{1}, Q_{2}

사이에 작용하는 힘

F

는

F = k \frac{Q _{1} Q _{2}}{r ^{2}}

로 정의됩니다.

•

Step 2: 이 식에서 알 수 있듯이 힘

F

는 오직 두 전하량의 곱과 그들 사이의 거리의 제곱에만 의존하며, 제3의 전하

Q_{3}

는 이 상호작용 식의 변수에 포함되지 않습니다.

•

Step 3: 따라서

Q_{3}

가 추가되어도

Q_{1}

과

Q_{2}

사이의 개별적인 상호작용력은 변하지 않으므로

F = F^{'}

가 성립합니다.

Q_{3}

의 크기에 따라 다르다.

오답 함정 분석

Q_{3}

의 크기는 전하가 받는 알짜힘(합성력)에는 영향을 주지만,

Q_{1}

과

Q_{2}

사이의 독립적인 힘에는 영향을 주지 않습니다.

자주 묻는 질문

제3의 전하가 놓이면

Q_{1}

이 받는 전체 힘은 변하지 않나요?

Q_{1}

이 받는 전체 힘(알짜힘)은

Q_{2}

에 의한 힘과

Q_{3}

에 의한 힘의 벡터 합이므로 변하게 됩니다. 하지만 문제에서 묻는 것은

Q_{1}

과

Q_{2}

'사이'의 힘이므로 변화가 없습니다.

쿨롱의 힘이 변하는 경우는 언제인가요?

두 전하의 크기가 변하거나, 전하 사이의 거리가 변하거나, 또는 전하가 놓인 매질의 유전율이 변하는 경우에 쿨롱의 힘이 변합니다.

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