전계
전기기사 필기 2014년 3회 9번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 진공 중의 정전계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
정전계에 대한 설명으로 옳은 것은?
선택지 분석
1
전계 에너지가 항상 인 전기장을 의미한다.
오답 함정 분석
전계 에너지는 전하 분포에 따라 유한한 값을 가지며 무한대가 될 수 없습니다.
2
전계 에너지가 항상 인 전기장을 의미한다.
오답 함정 분석
전하가 존재하면 전계가 형성되므로 에너지는 0보다 큰 값을 유지합니다.
전계 에너지가 최소로 되는 전하 분포의 전계를 의미한다.
정답 상세 해설
정전계는 전하 분포가 평형을 이루어 전계 에너지가 최소가 되는 상태의 전계입니다.
•
Step 1: 정전계는 시간적으로 변하지 않는 전하 분포에 의한 전계를 의미합니다.
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Step 2: 톰슨의 정리에 따르면 도체계에 전하가 주어졌을 때 에너지가 최소가 되는 분포가 유일하게 존재합니다.
•
Step 3: 시스템은 에너지가 가장 낮은 안정적인 상태를 유지하려 하므로 정전계는 에너지가 최소인 상태를 의미합니다.
4
전계 에너지가 최대로 되는 전하 분포의 전계를 의미한다.
오답 함정 분석
자연계의 물리적 평형은 에너지가 최대가 아닌 최소가 되는 지점에서 이루어집니다.
자주 묻는 질문
Q.
정전계란 정확히 무엇을 의미하나요?
전하가 정지해 있어 시간적으로 전계의 세기나 방향이 변하지 않는 정적인 전기장을 의미합니다.
Q.
왜 에너지가 최소가 되는 상태가 정답인가요?
물리적 평형 상태는 에너지가 가장 낮은 안정된 상태에서 형성되기 때문입니다.