2021년08월14일 13번

[전기자기학]
공기 중 무한 평면도체의 표면으로부터 2m 떨어진 곳에 4C의 점전하가 있다. 이 점전하가 받는 힘은 몇 N인가?

(정답률: 50%)

문제 해설

점전하가 받는 힘은 전하와 전기장의 곱으로 나타낼 수 있다. 따라서 먼저 전기장을 구해야 한다.

전기장은 전하에 의해 생성된 영향력이다. 무한 평면도체의 표면은 전기장이 수직으로 향하므로, 이 점전하에 대한 전기장은 수직으로 향하는 것이다. 전기장의 크기는 전하와 거리의 제곱에 반비례한다.

따라서 전기장은 다음과 같이 구할 수 있다.

$E = frac{kQ}{r^2} = frac{9 times 10^9 times 4}{2^2} = 9 times 10^{10} N/C$

여기서 $k$는 쿨롱 상수이고, $Q$는 전하량, $r$은 거리이다.

이제 점전하가 받는 힘을 구할 수 있다. 점전하가 받는 힘은 전하와 전기장의 곱이므로 다음과 같다.

$F = EQ = (9 times 10^{10})(4) = 3.6 times 10^{11} N$

따라서 정답은 "