2011년03월20일 13번

[전기자기학]
무한 평면 도체표면에 수직거리 d[m] 떨어진 곳에 정전하 +Q[C]이 있을 때 영상전하와 평면도체 간에 작용하는 힘 F[N]은 어느것인가?

(정답률: 76%)

문제 해설

정전하가 있는 곳에서 무한 평면 도체표면까지의 거리가 d[m]이므로, 영상전하는 정전하와 대칭되어 위치하며 거리도 d[m]이다. 따라서 영상전하의 크기는 정전하와 같은 Q[C]이다.

무한 평면 도체표면은 전기적으로 중립적이므로, 영상전하와 평면도체 간에 작용하는 힘은 전기적 상호작용에 의해 발생한다.

전기적 상호작용은 크기가 Q1Q2/r^2인데, 여기서 r은 두 전하 사이의 거리이다. 이 문제에서는 영상전하와 정전하 사이의 거리가 2d[m]이므로, 영상전하와 평면도체 간에 작용하는 힘은 (Q^2)/(4πεd^2)이다.

따라서 정답은 "

"이다.