전자기학
정전계
전계 최대
2018.8 기출
점전하 Q₁=3C, Q₂=1C, Q₃=−3C을 P₁(1,0,0)·P₂(2,0,0)·P₃(3,0,0)에 놓아 원점 전계를 최대로 하려면?
- ① P₁에 Q₁, P₂에 Q₂, P₃에 Q₃ 정답
- ② P₁에 Q₂, P₂에 Q₃, P₃에 Q₁
- ③ P₁에 Q₃, P₂에 Q₁, P₃에 Q₂
- ④ P₁에 Q₃, P₂에 Q₂, P₃에 Q₁
📖 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
원점에 가까울수록(거리² 반비례) 큰 전하를 놓아야 전계 기여가 큼. 큰 양전하를 가장 가까운 P₁에 → ① 배치.
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
원점에 가까울수록(거리² 반비례) 큰 전하를 놓아야 전계 기여가 큼. 큰 양전하를 가장 가까운 P₁에 → ① 배치.