전위

전기기사 필기 2011년 1회 17번

Q: 전계의 단위를 $[V/cm]$에서 $[V/m]$로 변환하는 이유는 무엇인가요?

일의 단위인 줄($[J]$)은 국제단위계(SI)의 표준 단위이므로, 길이 단위를 미터($[m]$)로 통일해야 올바른 계산 결과를 얻을 수 있습니다.

Q: 전하를 이동시키는 데 필요한 일은 어떻게 계산하나요?

전하량($q$)과 전계($E$), 그리고 이동 거리 벡터($d$)의 내적을 이용하여 $W = q(E \cdot d)$로 계산합니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 진공 중의 정전계
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

E = i + 2 j + 3 k [V / c m]

로 표시되는 전계가 있다.

0.01 [μ C]

의 전하를 원점으로부터

3 i [m]

로 움직이는데 필요한 일은 몇

[J]

인가?

유사 문제 링크

2003-1-q15 2014-1-q3 2005-1-q3 2016-1-q13 2011-1-q20

선택지 분석

3 \times 1 0^{- 8}

오답 함정 분석

전계의 단위를 [V/m]로 변환하지 않고 [V/cm] 상태로 계산하여 발생한 오답입니다.

3 \times 1 0^{- 7}

오답 함정 분석

전하량 변환이나 단위 변환 과정에서 10배의 계산 실수가 발생한 오답입니다.

3 \times 1 0^{- 6}

정답 상세 해설

전하를 이동시키는 데 필요한 일의 크기는

3 \times 1 0^{- 6} [J]

입니다.

•

Step 1: 전계의 단위를

[V / m]

로 변환합니다.

1 [m] = 100 [c m]

이므로,

E = i + 2 j + 3 k [V / c m] = 100 i + 200 j + 300 k [V / m]

가 됩니다.

•

Step 2: 주어진 전하량과 이동 거리 벡터를 확인합니다. 전하량

q = 0.01 [μ C] = 1 0^{- 8} [C]

이며, 이동 거리 벡터

d = 3 i [m]

입니다.

•

Step 3: 필요한 일의 크기

W

를 계산합니다.

W = ∣ q (E \cdot d) ∣ = 1 0^{- 8} \times ((100 i + 200 j + 300 k) \cdot 3 i) = 1 0^{- 8} \times 300 = 3 \times 1 0^{- 6} [J]

입니다.

3 \times 1 0^{- 5}

오답 함정 분석

전하량 변환이나 단위 변환 과정에서 자릿수 계산 실수가 발생한 오답입니다.

자주 묻는 질문

전계의 단위를

[V / c m]

에서

[V / m]

로 변환하는 이유는 무엇인가요?

일의 단위인 줄(

[J]

)은 국제단위계(SI)의 표준 단위이므로, 길이 단위를 미터(

[m]

)로 통일해야 올바른 계산 결과를 얻을 수 있습니다.

전하를 이동시키는 데 필요한 일은 어떻게 계산하나요?

전하량(

q

)과 전계(

E

), 그리고 이동 거리 벡터(

d

)의 내적을 이용하여

W = q (E \cdot d)

로 계산합니다.

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