전기력선

전기기사 필기 2014년 2회 5번

Q문제

전기력선의 성질로서 틀린 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

전하가 없는 곳에서 전기력선은 발생, 소멸이 없다.

전기력선은 정전하에서 시작하여 부전하에서 끝나므로, 전하가 없는 공간에서는 도중에 끊기거나 새로 생겨나지 않고 연속적입니다.

전기력선은 그 자신만으로 폐곡선이 되는 일은 없다.

전기력선은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향하는 발산적 성질을 가지므로, 한 지점에서 출발해 다시 돌아오는 폐곡선을 형성하지 않습니다.

전기력선은 등전위면과 수직이다.

전기력선은 전위의 기울기 방향(가장 급격히 변하는 방향)을 나타내며, 이는 기하학적으로 등전위면과 항상 직교하게 됩니다.

전기력선은 도체내부에 존재한다.

정전기 평형 상태의 도체 내부에는 전계가 존재하지 않으므로 전기력선 또한 존재할 수 없습니다.

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Step 1: 도체 내부의 전계 세기 확인. 정전기 평형 상태에서 도체 내부의 전계(E)는 0입니다. 이는 내부의 자유 전하들이 서로 반발하여 모두 도체 표면으로 이동하기 때문입니다.

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Step 2: 전기력선과 전계의 관계 적용. 전기력선의 밀도는 전계의 세기에 비례합니다. 따라서 전계가 0인 도체 내부에서는 전기력선이 관찰되지 않습니다.

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Step 3: 결론 도출. 전기력선은 도체 표면에서 수직으로 시작하거나 끝날 뿐, 도체 내부를 통과하거나 내부에 머무르지 않습니다. 따라서 해당 설명은 전기력선의 성질로 옳지 않습니다.

전기력선이 도체 내부에서 0인 이유는 무엇인가요?

도체 내부의 자유 전하들이 정전기적 반발력에 의해 표면으로 밀려나 내부 전하 밀도가 0이 되고, 이에 따라 내부 전계와 전기력선도 존재하지 않게 됩니다.

전기력선이 등전위면과 왜 수직으로 만나나요?

등전위면을 따라 전하를 이동시킬 때 필요한 일의 양이 0이어야 하므로, 힘의 방향인 전기력선은 이동 방향인 등전위면과 반드시 수직이어야 합니다.