전계의 에너지

전기기사 필기 2018년 3회 7번

단위 체적당 에너지이므로 $[J/m^3]$ 단위를 사용합니다.

Q문제

유전율

ϵ

, 전계의 세기

E

인 유전체의 단위 체적에 축적되는 에너지는?

유사 문제 링크

선택지 분석

E /2 ϵ

전계의 세기가 제곱 형태가 아니며 유전율의 위치가 공식과 일치하지 않습니다.

ϵ E /2

전계의 세기

E

가 제곱이 아니므로 에너지 밀도 공식에 부합하지 않습니다.

ϵ E^{2} /2

유전체 단위 체적당 축적되는 에너지는

\frac{1}{2} ϵ E^{2}

입니다.

•

Step 1: 정전에너지 밀도의 기본 관계식

w = \frac{1}{2} D E [J / m^{3}]

를 설정합니다.

•

Step 2: 유전체 내에서 전속밀도

D

와 전계의 세기

E

의 관계식인

D = ϵ E

를 기본 식에 대입합니다.

•

Step 3: 대입된 식을 정리하면

w = \frac{1}{2} (ϵ E) E = \frac{1}{2} ϵ E^{2}

이 도출됩니다.

ϵ^{2} E^{2} /2

유전율

ϵ

이 제곱이 되어 실제 물리 법칙과 일치하지 않습니다.

단위 체적당 축적되는 에너지의 단위는 무엇인가요?

단위 체적당 에너지이므로

[J / m^{3}]

단위를 사용합니다.

전계의 세기가 2배가 되면 축적되는 에너지는 어떻게 되나요?

에너지는 전계 세기의 제곱에 비례하므로 4배가 됩니다.