전하

전기기사 필기 2021년 1회 1번

진공 중에서 비례상수 $k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}$이며, 공학적 계산 시 약 $9 \times 10^9 [N \cdot m^2/C^2]$의 값을 사용합니다.

문제에서 주어진 $\mu C$ 단위를 반드시 $10^{-6} C$으로 환산하여 대입해야 정확한 힘의 단위인 $[N]$을 얻을 수 있습니다.

Q문제

진공 중에서

2 [μ C]

과

3 [μ C]

의 두 점전하가

10 [c m]

의 거리에 놓여 있을 때, 이들 사이에 작용하는 힘

[N]

은?

유사 문제 링크

선택지 분석

5.4

쿨롱의 법칙을 이용하여 두 점전하 사이에 작용하는 정전력을 계산하면 5.4[N]이 산출됩니다.

•

Step 1: 쿨롱의 법칙 수식

F = \frac{1}{4 π ϵ _{0}} \cdot \frac{Q _{1} Q _{2}}{r ^{2}} = 9 \times 1 0^{9} \cdot \frac{Q _{1} Q _{2}}{r ^{2}}

을 적용합니다.

•

Step 2: 주어진 물리량을 SI 단위계로 변환하여

Q_{1} = 2 \times 1 0^{- 6} [C]

Q_{2} = 3 \times 1 0^{- 6} [C]

r = 0.1 [m]

를 대입합니다.

•

Step 3: 수식을 계산하면

F = 9 \times 1 0^{9} \times \frac{( 2 \times 1 0 ^{- 6} ) \times ( 3 \times 1 0 ^{- 6} )}{( 0.1 ) ^{2}} = 9 \times 1 0^{9} \times \frac{6 \times 1 0 ^{- 12}}{0.01} = 5.4 [N]

이 도출됩니다.

5.4 \times 1 0^{- 1}

거리의 제곱(

r^{2}

)을 계산하는 과정에서 소수점 위치를 잘못 지정할 경우 발생하는 오답입니다.

5.4 \times 1 0^{- 2}

마이크로 쿨롱(

μ C

) 단위를 쿨롱(

C

)으로 환산할 때 지수 법칙을 잘못 적용한 경우입니다.

5.4 \times 1 0^{- 3}

거리 단위인 cm를 m로 환산하지 않고 수식에 대입했을 때 나타나는 결과입니다.

쿨롱의 법칙에서 비례상수 k의 값은 얼마인가요?

진공 중에서 비례상수

k = \frac{1}{4 π ϵ _{0}}

이며, 공학적 계산 시 약

9 \times 1 0^{9} [N \cdot m^{2} / C^{2}]

의 값을 사용합니다.

계산 시 전하량의 단위를 어떻게 처리해야 하나요?

문제에서 주어진

μ C

단위를 반드시

1 0^{- 6} C

으로 환산하여 대입해야 정확한 힘의 단위인

[N]

을 얻을 수 있습니다.