전자기학
정전계
쿨롱 힘
2019.8 기출
진공 중 P(1,2,3)에 300μC, Q(2,0,5)에 −100μC이 있을 때 −100μC에 작용하는 힘(N)은?
- ① \(10i-20j+20k\)
- ② \(10i+20j-20k\)
- ③ \(-10i+20j+20k\)
- ④ \(-10i+20j-20k\) 정답
📖 해설
정전계 핵심
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
거리벡터 \(Q-P=(1,-2,2)\), \(|r|=3\). 인력이라 −100μC은 P 쪽(−방향)으로 당겨져 힘 \(\approx-10i+20j-20k\,[\text{N}]\).
쿨롱 \(F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\), 전계 \(E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r^2}\), 전위 \(V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0r}\), 용량 \(C=\dfrac{Q}{V}\), 에너지 \(W=\tfrac12CV^2\), 경계 \(E_{1t}=E_{2t},\ D_{1n}=D_{2n}\).
풀이
거리벡터 \(Q-P=(1,-2,2)\), \(|r|=3\). 인력이라 −100μC은 P 쪽(−방향)으로 당겨져 힘 \(\approx-10i+20j-20k\,[\text{N}]\).