전기자기학전기기사 · 2004년05월23일 · 3/100
3.면적 100cm2 인 두장의 금속판을 0.5cm 인 일정 간격으로 평행 배치한 후 양판간에 1000V의 전위를 인가하였을 때 단위면적당 작용하는 흡인력은 몇 N/m2 인가?
1
1.77×10-1정답
2
1.77×10-2
3
3.54×10-1
4
3.54×10-2
해설
제가 푼 방식대로 설명해드리겠습니다. 먼저 단위면적당 흡인력의 공식은 F = (유전율*전계의세기^2)/2입니다. 여기서 비유전율은 따로 언급이 없으니 진공이라 가정하고 1으로 두겠습니다. 이제 전계의 세기를 구해야 합니다. 금속판 사이의 전계의 세기의 공식은 E = 면전하밀도/유전율입니다. 그런데 문제에서 면전하밀도는 주어지지 않았습니다. 하지만 전압이 주어졌는데 평행한 금속판 사이의 전압을 구하는 공식은 V = (면전하밀도 X 간격)/유전율입니다. 여기서 전압은 1000V이므로 면전하밀도 = (전압 X 유전율)/간격 = (1000 X 8.85 X 10^-12)/0.005 = 1.77 X 10^-6이 됩니다. 전계의 세기 E = 면전하밀도 / 유전율 = (1.77 X 10^-6)/(8.85 X 10^-12) = 200000이고 단위 면적당 흡인력 F = (전계의세기^2 X 유전율)/2 = (200000^2 X 8.85 X 10^-12)/2 = 0.177 = 1.77 X 10^-1이 됩니다. 정답율은 낮은데 해설은 없길래 적어봤습니다. 분명 더 편하게 푸는 방법이 있을 거 같은데 제 실력에선 잘 모르겠네요.