전기영상법
전기기사 필기 2011년 2회 12번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전계의 특수 해법 및 전류 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
점전하 에 의한 무한 평면도체의 영상전하는?
선택지 분석
1
보다 작다.
오답 함정 분석
영상전하의 크기는 원래 전하의 크기와 동일해야 경계 조건을 만족하므로 보다 작을 수 없습니다.
2
보다 크다.
오답 함정 분석
영상전하는 도체 표면의 전위를 0으로 유지하기 위해 반대 부호의 전하를 가져야 하므로 양의 전하인 보다 클 수 없습니다.
와 같다.
정답 상세 해설
무한 평면도체와 점전하 사이의 전계 분포를 구할 때, 도체 표면의 전위를 0으로 만들기 위해 반대편에 가상의 전하를 배치하는 전기영상법을 적용합니다.
•
Step 1: 무한 평면도체로부터 거리 만큼 떨어진 지점에 점전하 가 있다고 가정합니다.
•
Step 2: 도체 평면을 접지된 상태(전위 )로 유지하기 위해서는 평면을 기준으로 대칭인 반대편 지점에 크기가 같고 부호가 반대인 전하가 있어야 합니다.
•
Step 3: 따라서 무한 평면도체에 의한 영상전하는 원래 전하와 크기는 같고 부호만 반대인 가 됩니다.
4
와 같다.
오답 함정 분석
영상전하가 원래 전하와 부호가 같으면 도체 표면의 전위가 0이 될 수 없으므로 경계 조건을 만족하지 못합니다.
자주 묻는 질문
Q.
전기영상법을 사용하는 이유는 무엇인가요?
복잡한 전하 분포나 경계 조건을 가진 도체 주위의 전계 및 전위 문제를 대칭성을 이용해 가상의 전하로 치환하여 쉽게 해결하기 위함입니다.
Q.
영상전하의 위치는 항상 대칭인가요?
무한 평면도체의 경우에는 평면을 기준으로 대칭인 지점에 위치하지만, 접지 구도체와 같은 경우에는 구의 중심으로부터 특정 비율의 거리에 위치하게 됩니다.