전위

전기기사 필기 2010년 2회 13번

Q문제

40V/m인 전계 내의 50[V]되는 점에서 1C의 전하가 전계 방향으로 80㎝ 이동하였을 때, 그 점의 전위는?

유사 문제 링크

선택지 분석

18[V]

전계 방향으로 이동할 때 전위는 감소하므로, 처음 전위에서 이동한 거리만큼의 전위차를 빼주어 나중 전위를 구합니다.

•

Step 1: 전위차 계산 균일한 전계 내에서 거리

d

만큼 이동했을 때 발생하는 전위차

Δ V

는

E \times d

입니다.

Δ V = 40 [V/m] \times 0.8 [m] = 32 [V]

•

Step 2: 나중 전위 계산 전계 방향으로 이동하면 전위가 낮아지므로, 나중 전위

V_{2}

는 처음 전위

V_{1}

에서 전위차

Δ V

를 뺀 값입니다.

V_{2} = 50 [V] - 32 [V] = 18 [V]

22[V]

전위차 계산 시 거리 단위 환산이나 곱셈 연산에서 오류가 발생한 오답입니다.

35[V]

전위차를 잘못 계산하여 처음 전위에서 뺀 결과로 도출된 오답입니다.

65[V]

전계 방향으로 이동할 때 전위가 감소한다는 사실을 간과하고, 전위차를 더하는 방향으로 잘못 계산한 오답입니다.

전계 방향으로 이동할 때 전위가 왜 감소하나요?

전계는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향하는 성질을 가집니다. 따라서 전하가 전계의 방향을 따라 이동하게 되면 자연스럽게 전위가 더 낮은 지점으로 이동하는 것이므로 전위는 감소합니다.

문제에서 주어진 1C의 전하는 계산에 어떻게 사용되나요?

전위는 단위 전하(1C)당 위치 에너지로 정의되므로, 전위 자체를 구할 때는 전하량에 관계없이 전계의 세기와 이동 거리만으로 전위차를 계산할 수 있습니다. 만약 전하가 이동하면서 한 일(에너지)을 구하라고 했다면

W = q Δ V

공식을 사용하여 전하량을 곱해주어야 합니다.