2013년07월12일 10번
[과목 구분 없음] 그림 (가), (나)와 같이 전기 용량이 C로 같은 두 축전기에 전압이 V로 일정한 전원장치와 스위치를 연결하였더니 축전기는 완전히 충전되었다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ① ㄱ
- ② ㄴ
- ③ ㄱ, ㄴ
- ④ ㄱ, ㄷ
- ⑤ ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
문제 해설
보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.
ㄴ. 축전기에 저장된 전기 에너지는 1/2CV^2으로 계산된다. 따라서 전압이 같은 두 축전기의 전기 에너지는 같으므로, 스위치를 연결하여 전원장치로부터 일정한 전압을 인가하면 두 축전기에 저장된 전기 에너지도 같아진다.
ㄷ. 스위치를 연결하여 전원장치로부터 일정한 전압을 인가하면, 전원장치에서 축전기로 전류가 흐르면서 축전기가 충전된다. 이때 전류의 크기는 일정하므로 충전되는 시간이 축전기의 용량에 비례하여 더 오래 걸리는 큰 용량의 축전기는 작은 용량의 축전기보다 더 많은 전하를 저장할 수 있다. 따라서 스위치를 끊어서 두 축전기를 분리하면, 큰 용량의 축전기에 저장된 전하가 더 많아져서 큰 용량의 축전기의 전압이 더 높아진다.
ㄴ. 축전기에 저장된 전기 에너지는 1/2CV^2으로 계산된다. 따라서 전압이 같은 두 축전기의 전기 에너지는 같으므로, 스위치를 연결하여 전원장치로부터 일정한 전압을 인가하면 두 축전기에 저장된 전기 에너지도 같아진다.
ㄷ. 스위치를 연결하여 전원장치로부터 일정한 전압을 인가하면, 전원장치에서 축전기로 전류가 흐르면서 축전기가 충전된다. 이때 전류의 크기는 일정하므로 충전되는 시간이 축전기의 용량에 비례하여 더 오래 걸리는 큰 용량의 축전기는 작은 용량의 축전기보다 더 많은 전하를 저장할 수 있다. 따라서 스위치를 끊어서 두 축전기를 분리하면, 큰 용량의 축전기에 저장된 전하가 더 많아져서 큰 용량의 축전기의 전압이 더 높아진다.
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