2022년04월24일 6번

[전기자기학]
유전율이 ε₁과 ε₂인 두 유전체가 경계를 이루어 평행하게 접하고 있는 경우 유전율이 ε₁인 영역에 전하 Q가 존재할 때 이 전하와 ε₂인 유전체 사이에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

① ε1＞ ε2인 경우 반발력이 작용한다.
② ε1＞ ε2인 경우 흡인력이 작용한다.
③ ε1과 ε2에 상관없이 반발력이 작용한다.
④ ε1과 ε2에 상관없이 흡인력이 작용한다.

(정답률: 27%)

문제 해설

정답은 "ε₁ ＞ ε₂인 경우 반발력이 작용한다." 이다.

유전율이 다른 두 유전체가 경계를 이루어 접하고 있을 때, 전하 Q가 존재하면 전하 Q는 두 유전체 사이에서 전기장을 만들게 된다. 이 때, 전기장은 유전율이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 향하게 된다. 따라서, ε₁ ＞ ε₂인 경우, 전기장은 ε₁에서 ε₂로 향하게 되며, 이에 따라 전하 Q는 ε₁ 쪽으로 밀려나게 된다. 이 때, 전하 Q가 밀려나는 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘이 바로 반발력이다. 따라서, ε₁ ＞ ε₂인 경우 반발력이 작용하게 된다.

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