전기영상법

전기기사 필기 2007년 3회 12번

Q문제

접지된 구도체와 정전하간에 작용하는 힘은?

유사 문제 링크

선택지 분석

항상 흡인력이다.

접지된 구도체와 점전하 사이에는 전기영상법에 의해 항상 흡인력이 작용합니다.

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Step 1: 접지된 구도체 외부에 점전하 Q가 있을 때, 구 내부에 유도되는 영상전하 Q'는 -(a/d)Q로 계산됩니다.

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Step 2: 여기서 a는 구의 반지름, d는 구의 중심에서 점전하까지의 거리이므로 a/d는 항상 양수이며, 따라서 Q'는 Q와 항상 반대 부호를 가집니다.

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Step 3: 쿨롱의 법칙에 따라 부호가 반대인 두 전하 사이에는 항상 흡인력이 작용하므로 정답은 항상 흡인력입니다.

항상 반발력이다.

영상전하와 점전하의 부호가 항상 반대이므로 반발력은 발생할 수 없습니다.

조건적 흡인력이다.

거리나 전하량의 조건과 관계없이 영상전하의 부호는 항상 반대이므로 항상 흡인력이 작용합니다.

조건적 반발력이다.

접지된 상태에서는 반발력이 작용할 수 있는 조건이 형성되지 않습니다.

접지되지 않은 구도체인 경우에도 항상 흡인력인가요?

접지되지 않은 고립 구도체의 경우, 구도체의 초기 대전 상태에 따라 반발력이 작용할 수도 있으나 접지된 경우에는 항상 흡인력이 작용합니다.

영상전하의 위치는 어디인가요?

구의 중심에서 점전하 방향으로 d' = a^2/d (a는 구의 반지름, d는 중심에서 점전하까지의 거리)인 지점에 위치합니다.