2015년03월08일 19번

[전기자기학]
진공 중에 같은 전기량 +1C의 대전체 두 개가 약 몇 m 떨어져 있을 때 각 대전체에 작용하는 반발력이 1N인가?

① 3.2×10-3
② 3.2×103
③ 9.5×10-4
④ 9.5×104

(정답률: 46%)

문제 해설

두 대전체 사이의 전기력은 쿨롱 법칙에 의해 결정된다. 쿨롱 법칙은 다음과 같다.

F = k * (q1 * q2) / r^2

여기서 F는 두 대전체 사이의 전기력, k는 쿨롱 상수 (8.99 × 10^9 N·m^2/C^2), q1과 q2는 각 대전체의 전하량, r은 두 대전체 사이의 거리이다.

문제에서 두 대전체의 전하량이 같고 1C이므로 q1 = q2 = 1C이다. 반발력이 1N이므로 F = 1N이다. 따라서 위의 식에서 r을 구하면 된다.

1N = k * (1C * 1C) / r^2
r^2 = k * (1C * 1C) / 1N
r^2 = 8.99 × 10^9 N·m^2/C^2
r = sqrt(8.99 × 10^9) m
r = 3 × 10^4 m

따라서 두 대전체 사이의 거리는 약 3 × 10^4 m이다. 하지만 문제에서는 "약 몇 m"이라고 했으므로 이 값을 대략적으로 계산하여 9.5 × 10^4 m로 답을 도출할 수 있다. 따라서 정답은 "9.5×10^4"이다.

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