전계
전기기사 필기 2012년 3회 2번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 진공 중의 정전계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 1 |
Q문제
정전계에 주어진 전하분포에 의하여 발생되는 전계의 세기를 구하려고 할 때 적당하지 않은 방법은?
선택지 분석
1
쿨롱의 법칙을 이용하여 구한다.
오답 함정 분석
쿨롱의 법칙은 정지된 두 전하 사이에 작용하는 힘을 정의하며 전계의 세기를 구하는 가장 기초적인 방법입니다.
2
전위를 이용하여 구한다.
오답 함정 분석
전위의 기울기(Gradient)에 마이너스 부호를 붙이면 전계의 세기가 되므로 전위를 통해 전계를 구할 수 있습니다.
3
가우스 법칙을 이용하여 구한다.
오답 함정 분석
가우스 법칙은 전하 분포의 대칭성을 이용하여 전계의 세기를 효율적으로 계산하는 유용한 방법입니다.
비오-사바르의 법칙에 의하여 구한다.
정답 상세 해설
비오-사바르의 법칙은 정자계에서 전류에 의해 발생하는 자계의 세기를 구하는 법칙이므로 정전계의 전계 세기 계산에는 적합하지 않습니다.
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Step 1: 정전계에서 전계의 세기를 구하는 기본 원리는 쿨롱의 법칙이며 이를 일반화하여 대칭적 전하 분포에 적용하는 것이 가우스의 정리입니다.
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Step 2: 스칼라량인 전위(V)가 주어졌을 때 전위의 경도(Gradient)를 이용하여 전계 E = -grad V를 구할 수 있습니다.
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Step 3: 비오-사바르의 법칙은 미소 전류 소자가 만드는 자계의 세기를 결정하는 공식으로 정자계 영역의 해석 방법입니다.
자주 묻는 질문
Q.
비오-사바르의 법칙은 언제 사용하나요?
도선에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자계(Magnetic Field)의 세기를 계산할 때 사용합니다.
Q.
정전계에서 전계를 구하는 가장 일반적인 방법은 무엇인가요?
전하 분포가 대칭적일 때는 가우스의 정리를 사용하고 그렇지 않을 때는 쿨롱의 법칙을 적분하여 구합니다.