2005年03月20日 42번

[안테나 개론]
자유공간에서 어느 거리를 두고 있는 두 점전하 사이에 작용하는 힘이 1.2[N]이다. 이때 두 점전하 사이에 비닐을 넣었더니 작용하는 힘이 0.3[N]이 되었다. 비닐의 비유전율은 얼마인가?

① 2.5
② 3.0
③ 3.5
④ 4.0

(정답률: 알수없음)

문제 해설

두 점전하 사이에 비닐을 넣으면 전하 사이의 거리가 줄어들게 되어 전기력이 작아진다. 이때 비닐의 비유전율이 클수록 전하 사이의 거리가 더욱 줄어들어 작용하는 힘이 작아진다. 따라서 비닐의 비유전율이 작으면 작을수록 정답에 가까워진다.

작용하는 힘이 1.2[N]에서 0.3[N]으로 줄어들었으므로, 비닐을 넣기 전의 전하 사이의 거리는 비닐을 넣은 후의 거리보다 2배 크다. 따라서 비닐의 비유전율은 4.0이 된다.

즉, 비닐을 넣기 전의 거리를 d, 비닐을 넣은 후의 거리를 0.5d라고 하면, 비닐의 비유전율은 ε = (0.5d/d)^2 = 0.25 이다. 이를 반올림하여 0.3과 1.2의 비율인 0.25와 가장 가까운 값인 0.5를 4로 곱한 4.0이 정답이 된다.

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