전기영상법

전기기사 필기 2019년 1회 12번

Q문제

접지된 구도체와 점전하 간에 작용하는 힘은?

유사 문제 링크

선택지 분석

항상 흡인력이다.

접지된 구도체와 점전하 사이에는 전하의 부호와 관계없이 항상 서로 당기는 흡인력이 작용합니다.

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Step 1: 전기영상법을 적용하면 접지된 구도체 내부에는 외부 점전하 Q와 반대 부호를 가진 영상전하 Q'이 유도됩니다.

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Step 2: 영상전하의 크기는 Q' = -(a/d)Q로 계산되며, 여기서 a는 구의 반지름, d는 구의 중심에서 점전하까지의 거리입니다.

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Step 3: 쿨롱의 법칙에 따라 부호가 반대인 두 전하 사이에는 항상 흡인력이 작용하게 됩니다.

항상 반발력이다.

영상전하와 원천전하의 부호는 항상 반대이므로 반발력이 발생할 수 없습니다.

조건적 흡인력이다.

전하의 거리나 크기에 상관없이 유도되는 전하의 부호는 항상 반대이므로 무조건적인 흡인력이 작용합니다.

조건적 반발력이다.

접지된 도체에서는 영상전하가 원천전하와 같은 부호로 생성될 수 없으므로 반발력은 존재하지 않습니다.

접지되지 않은 구도체인 경우에도 항상 흡인력이 작용하나요?

접지되지 않은 경우에는 구도체가 가진 초기 전하량에 따라 반발력이 작용할 수도 있지만, 접지된 경우에는 항상 흡인력만 작용합니다.

영상전하의 위치는 구의 중심으로부터 어디에 형성되나요?

구의 반지름을 a, 중심에서 점전하까지의 거리를 d라고 할 때, 구의 중심에서 점전하 방향으로 a^2/d 되는 지점에 형성됩니다.