유전체 사이의 힘
전기기사 필기 2008년 3회 20번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 유전체 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 1 |
Q문제
유전체에 작용하는 힘과 관련된 사항으로 전계 중의 두 유전체가 경계면에서 받는 변형력을 무엇이라 하는가?
선택지 분석
1
쿨롱의 힘
오답 함정 분석
쿨롱의 힘은 두 점전하 사이에 작용하는 정전기적 인력 또는 척력을 의미하므로 유전체 경계면의 변형력과는 무관합니다.
맥스웰의 응력
정답 상세 해설
전계 내의 유전체 경계면에서 작용하는 단위 면적당 기계적 힘을 맥스웰의 응력(Maxwell's Stress)이라고 합니다.
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Step 1: 전계 내에 놓인 유전체는 전계의 영향으로 분극 현상이 발생하며 이로 인해 경계면에서 에너지가 변화하게 됩니다.
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Step 2: 맥스웰은 전계 에너지가 공간에 분포되어 있다고 가정하고 이 에너지 밀도의 변화에 의해 발생하는 기계적 힘을 응력의 개념으로 정립하였습니다.
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Step 3: 이 응력은 전계가 경계면에 수직인 경우와 평행한 경우에 따라 인장력 또는 압축력으로 나타나며 유전체를 변형시키려는 성질을 가집니다.
3
톰슨의 응력
오답 함정 분석
톰슨 효과는 금속 내 온도 구배에 따른 열전 현상과 관련된 개념으로 전계 내 유전체 응력과는 관련이 없습니다.
4
볼타의 힘
오답 함정 분석
볼타의 법칙은 서로 다른 금속의 접촉 전위차와 관련된 개념이며 전계 중 유전체에 작용하는 기계적 힘이 아닙니다.
자주 묻는 질문
Q.
맥스웰의 응력은 어떤 방향으로 작용하나요?
전계가 경계면에 수직일 때는 유전율이 큰 쪽에서 작은 쪽으로 끌어당기는 힘이 작용하며, 전계가 평행할 때는 유전율이 큰 쪽에서 작은 쪽으로 밀어내는 힘이 작용합니다.
Q.
맥스웰의 응력의 단위는 무엇인가요?
단위 면적당 받는 힘을 의미하므로 [N/m²] 단위를 사용합니다.