2017년03월05일 1번

[전기자기학]
평행평판 공기콘덴서의 양 극판에 +σ[C/m²], -σ[C/m²]의 전하가 분포되어 있다. 이 두 전극 사이에 유전율 ε[F/m]인 유전체를 삽입한 경우의 전계[V/m]는? (단, 유전체의 분극전하밀도를 +σ′, -σ′이라 한다.)

(정답률: 68%)

문제 해설

유전체가 삽입되기 전에는 전하밀도가 각 극판에 σ, -σ로 분포되어 있으므로, 전기장은 σ/ε, -σ/ε로 분포된다. 유전체가 삽입되면서 유전체 내부에서는 전하가 이동하지 않으므로, 유전체 내부의 전기장은 0이 된다. 따라서 유전체의 양 끝면에는 σ′, -σ′의 전하밀도가 분포하게 되고, 이 때의 전기장은 σ′/ε로 분포된다. 유전체를 통과하는 전기장은 유전체 내부의 전기장이 0이므로, 유전체를 둘러싸고 있는 공기콘덴서 내부의 전기장과 같다. 따라서 전기장은 σ/ε - σ′/ε, -σ/ε + σ′/ε로 분포하게 된다. 이를 합쳐서 정리하면 (σ-σ′)/ε, (-σ+σ′)/ε로 전기장이 분포하게 된다. 이 때, 보기에서 주어진 답은 "

"이다.

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