2008년05월11일 10번

[전기자기학]
간격 3[㎝], 면적 30[cm²]의 평판 콘덴서에 220[V]의 전압을 가하면 양판 간에 작용하는 힘은 약 몇 N 인가?

① 6.3×10-6N
② 7.14×10-7N
③ 8×10-5N
④ 5.75×10-4N

(정답률: 46%)

문제 해설

평판 콘덴서의 전하량은 Q = CV 이다. 여기서 C는 콘덴서의 전하 저장 용량이고, V는 가해진 전압이다. 면적이 A이고 간격이 d인 평판 콘덴서의 전하 저장 용량은 C = ε₀A/d 이므로, 이를 이용하여 전하량을 구할 수 있다.

Q = CV = (ε₀A/d)V = (8.85×10^-12 F/m)(0.03 m²/0.03 m)(220 V) = 5.46×10^-8 C

전하량이 Q인 두 전하 사이에 작용하는 힘은 Coulomb's law에 의해 F = kQ²/d² 이다. 여기서 k는 쿨롱 상수이다.

F = (9×10⁹ N·m²/C²)(5.46×10^-8 C)²/(0.03 m)² = 7.14×10^-7 N

따라서 정답은 "7.14×10^-⁷N"이다.

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