기사/공사필기 전계의 r이 반지름일 때와 거리일 때에 대하여

작성자 나한간 · 작성일 · 분류 기사/공사필기

교재명
전기자기학
페이지
p.16, p.73
번호/내용
전계의 r에 대해

16페이지의 정전기력을 구할 때 패러데이 법칙에 의해 두 전하 중심간의 거리인 r의 제곱이 분모에 들어갑니다.

그리고 F=QE를 통해 전계의 세기를 구하는데 여기서도 r은 두 전하의 중심간의 거리로 나옵니다.


그런데, 이후 구 전하에서 전계의 세기를 구할 때 분모에 들어가는 것은 r은 구의 반지름을 뜻하는데 어떻게 해석해야 할까요


처음, r을 두 전하 사이의 거리로 할 때는 점 전하도 구인데 반지름이 없다고 보는걸까요?

전계의 세기의 정의가 임의의 한 점에 단위 양전하를 놓았을 때 전하에 작용하는 힘의 크기인데, r을 반지름으로 잡을 때는 그 반지름 바로 바깥에 단위 전하가 있다고 보고 r을 반지름으로 하는건가요?

혹 반지름일 때 전계가 Q/S입실론 이라고 해도 언제는 r이 거리, r이 반지름 헷갈립니다..


이와 비슷하게

두 선전하 사이의 전계의 세기를 구할 땐 영상법을 이용해 r이 두 선전하 중심간의 거리인 2h가 됩니다.

그러나 선전하만 두고 구할 때는 분모에 S, 겉넓이인 2파이r을 넣고 이때 r은 반지름이 됩니다.



즉, 두 점전하 사이일 때와 선전하 사이일 때는 r을 거리로, 구와 선전하로 볼 때는 r을 반지름으로 놓는게 헷갈립니다.

하나의 패러데이 법칙에서 유도된 것이 아닌가요? 그러면 r을 동일하게 넣어야하지 않을까요?

혹 전계를 구하는 방법이 패러데이 법칙에서 하나, 정의에서 하나 이렇게 있어서 다른 걸까요?


구분하는게 조금 힘들고 애매하게 이해가 되지 않습니다..

답변 1개

담당교수 ·

안녕하세요. 답변드립니다.

평면위 어느 한 지점에서 거리 r만큼 떨어진 무수히 많은 임의의 점을 찍으면 원이 그려집니다.
공간에서 어느 한 지점에서 거리 r만큼 떨어진 무수히 많은 임의의 점을 찍으면 구가 그려집니다.

점전하를 구 형태라고 본다면, 전기력선은 점전하(구)를 중심으로 구의 사방에서 뻗어 나갑니다.
이러한 점전하를 중심에 둔 더 큰 반지름이 r인 구가 있다고 한다면, 중앙에서 구 표면까지의 거리는
어느 방향으로 측정하거나 동일하게 r이 됩니다.
그렇다면, 점전하에서 뻗어나오는 전기력선과, 구에 도달하는 전기력선은 수가 동일하며,
구 표면에서의 전기력선의 길이마저 모두 동일하게 됩니다.
이는 전계가 동일하다는 의미와 같습니다.
따라서 전하로부터 어느 지점까지의 거리가 r이면
이것을 반지름이 r인 임의의 구라고 표현할 수 있는 것입니다.