2018년03월04일 1번

[전기자기학]
평면도체 표면에서 r[m]의 거리에 점전하 Q[C]이 있을 때 이 전하를 무한원까지 운반하는데 필요한 일은 몇 J 인가?

(정답률: 77%)

문제 해설

정답은 "

"이다. 이유는 전하를 운반하는데 필요한 일은 전하를 이동시키는 과정에서 전기장이 일하는 일과 같다. 전기장은 전하에 의해 생성되며, 전하가 이동하면서 전기장이 일을 하게 된다. 따라서 전하를 무한원까지 운반하는데 필요한 일은 전하가 이동하는 동안 전기장이 일하는 일의 총합과 같다. 평면도체 표면에서의 전기장은 전하 Q에 의해 생성되며, 거리 r에 비례하여 감소한다. 따라서 전하를 무한원까지 운반하는데 필요한 일은 전하 Q가 평면도체 표면에서 무한원까지 이동하는 동안 전기장이 일하는 일의 총합으로 계산할 수 있다. 전기장이 일하는 일은 일반적으로 전하 Q와 전기장 E의 곱으로 표현되며, 이 경우에는 Q와 E의 곱에 거리 r을 곱한 값이 된다. 따라서 필요한 일은 Q × E × r이 된다.