전기영상법
전기기사 필기 2008년 3회 7번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전계의 특수 해법 및 전류 |
|---|---|
| 인지 유형 | calculation |
| 난이도 | Level 3 |
Q문제
평면 도체 표면에서 진공내 의 거리에 점전하 이 있을 때 이 전하를 무한원까지 운반하는데 요하는 일은 몇 인가?
선택지 분석
1
오답 함정 분석
계수 1/4을 곱하지 않고 쿨롱 상수만을 그대로 적용하여 계산한 오답입니다.
2
오답 함정 분석
계수를 1/4이 아닌 1/2로 잘못 적용하여 계산한 오답입니다.
3
오답 함정 분석
계수를 1/4이 아닌 1/3로 잘못 적용하여 계산한 오답입니다.
정답 상세 해설
전하를 무한원까지 운반하는 데 필요한 일은 전기영상법을 이용하여 계산한 결과인 입니다.
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Step 1: 무한 평면 도체에서 거리 에 있는 점전하 는 도체 반대편 거리 에 있는 영상전하 와 흡인력이 작용하며, 두 전하 사이의 거리는 가 됩니다.
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Step 2: 두 전하 사이에 작용하는 힘 는 쿨롱의 법칙에 의해 입니다.
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Step 3: 이 전하를 거리 에서 무한대까지 이동시키는 데 필요한 일 는 입니다.
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Step 4: 진공 중의 쿨롱 상수 이므로, 가 됩니다.
자주 묻는 질문
Q.
전기영상법이란 무엇인가요?
도체 근처에 전하가 있을 때, 도체 표면의 전위가 0이 되는 경계 조건을 만족시키기 위해 도체 내부에 가상의 전하(영상전하)가 있다고 가정하여 전계나 정전력을 쉽게 구하는 방법입니다.
Q.
왜 영상전하와의 거리가 가 되나요?
무한 평면 도체에서 거리 만큼 떨어진 곳에 점전하 가 있을 때, 도체 표면의 전위를 0으로 만들기 위해서는 도체 반대편 대칭점인 거리 에 의 영상전하가 존재해야 하므로 두 전하 사이의 총 거리는 가 됩니다.