2005년05월29일 3번

[전기자기학]
평면 도체로부터 수직거리 a[m]인 곳에 점전하 Q[C]이 있다. Q 와 평면도체사이에 작용하는 힘은 몇 N 인가? (단, 평면 도체 오른편을 유전율 ε의 공간이라 한다.)

(정답률: 77%)

문제 해설

정답은 "

" 이다.

이유는 쿨롱 법칙에 따라 Q와 평면 도체 사이에 작용하는 힘은 다음과 같이 계산할 수 있다.

F = (1/4πε) * (Q * σ) * A

여기서, σ는 평면 도체의 표면 전하 밀도이고 A는 Q와 평면 도체 사이의 면적이다. 평면 도체의 표면 전하 밀도는 0이므로 σ = 0이다. 따라서 힘은 다음과 같이 간단하게 계산할 수 있다.

F = (1/4πε) * Q * A / a

여기서 A / a는 단위 면적당 수직거리이므로, 이 값은 전하 Q가 위치한 지점에서의 전기장 E와 같다. 따라서 위 식은 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.

F = Q * E

따라서 정답은 "

"이다.

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