전기장

또한 배우세요 전기장 관련 질문에 대한 토론 단 전기장 예제 문제

멀리 떨어진 곳에서도 작용할 수 있는 전기력을 쉽게 이해할 수 있도록 전기장이라는 개념이 도입되었습니다. 전기장 개념은 영국의 과학자 마이클 패러데이(1791~1867)에 의해 개발되었습니다.

정의

유리 막대가 처음에는 전기적으로 중성이라고 가정해 봅시다. 천으로 문지른 후 유리 막대는 전기적으로 대전됩니다. 유리 막대가 다음과 같은 상태가 되면 전기적으로 대전됩니다. 전하동시에 유리 막대 주변에 전기장이 나타납니다. 유리 막대가 중성 상태가 되면 전기장은 사라집니다. 따라서 전기장의 존재는 전하의 존재와 불가분한 관계에 있습니다. 전기장은 공기와 같은 물질의 종류도 아니고 전자기파와 같은 파동의 종류도 아닙니다. 오히려 전하에 의해 생성되어 전하 주변 공간에 영향을 미치는 현상이며, 그 영향은 오직 다른 전하에 의해서만 느껴집니다.

공간에 필드가 존재하는지 여부를 테스트하기 위해서는 필드가 하나 존재한다고 가정해야 합니다. 테스트 부하 그 공간에서, 시험 전하(Q)는 매우 작아서 매우 작은 전기장을 생성하므로 무시할 수 있는 전하입니다. 그러나 시험 전하는 다른 전하들이 생성하는 전기장의 영향을 받을 수 있습니다. 시험 전하는 전기장이 존재하는지 여부를 확인하기 위해 존재합니다. 만약 전기장이 존재한다면, 시험 전하는 반드시 그 영향을 받게 될 것입니다. 전기력 반대로, 만약 그것이 없다면 테스트 전하가 발생하지 않을 것입니다. 전기력.

옆 그림을 보세요.
그림 1에서 전하 +q₁ 그리고 +q의 전하를 갖습니다.₂ 주변 공간에 전기장을 생성합니다. 시험 전하 +q를 놓으면_o 공간상의 한 지점에서, 시험 전하 +q_o 전기력을 받고 있습니다. F₁ +q 전하에 의해 가해지는 전기력은₁ 시험 전하 +q에서_o 그리고 F₂ +q 전하에 의해 가해지는 전기력은₂ 시험 전하 +q에서_o그림 2에서 시험 전하를 제거해도 해당 지점에서 전기장이 사라지지 않고 남아 있습니다.₁ +q 전하에 의해 생성되는 전기장은 무엇일까요?₁ 그리고 E₂ +q 전하에 의해 생성되는 전기장은 무엇일까요?₂.

필드 강도

전기장은 크기와 방향을 모두 갖는 벡터량입니다. 어떤 점에서의 전기장 세기는 그 점에 놓인 양전하에 작용하는 전기력을 그 시험전하의 크기로 나눈 값으로 정의됩니다.
설명 :
E = 전자기장 세기
F = 전기력
q = 시험 전하량의 크기
설명 :
Q = 전하량
r = 전하와 시험 전하 사이의 거리
(읽는 법선: 엡실론 0) = 진공의 유전율 = 8,854 x 10⁻⁶^-12 C²/Nm²
k = 쿨롱 상수 = 9 x 10⁹ Nm²/C²

전기력의 단위는 뉴턴이고 전하량의 단위는 쿨롬이므로 전기장의 단위는 뉴턴/쿨롬이며, 약어로 N/C로 표기합니다.

아라

 
옆쪽 그림을 보세요
켜기 그림 1a양전하(+Q)는 양전하를 띤 시험 전하(+q)에 전기력을 작용하며, 이때 전기력(F)의 방향은 +Q 전하에서 멀어지는 방향입니다.
켜기 그림 1b시험 전하가 제거되면 그 지점에는 전하 Q에서 멀어지는 방향의 전기장(E)이 존재합니다.
켜기 그림 2a음전하(-Q)는 양전하(+q)를 띤 시험 전하에 전기력을 가하는데, 이때 전기력(F)의 방향은 -Q 전하에 가까워진다.
켜기 그림 2b시험 전하를 제거하면 그 지점에는 전하 -Q와 방향이 거의 일치하는 전기장(E)이 존재합니다.
위의 그림과 설명을 바탕으로, 전기장의 방향은 양전하에서 멀어지고 음전하를 향한다는 결론을 내릴 수 있습니다.

문제 예시

1. 점 A는 전기장 내에 위치해 있습니다. 점 A에서의 전기장 세기는 0,4 N/C입니다. 만약 0,2 C의 전하를 가진 물체가 점 A에 놓이면, 쿨롱 힘은...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
동 0,8 북
논의 :
알려져 있다 :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
질문했습니다 :
전기력?
자와브 :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
정답은 E입니다.

2. 대전된 지점 q 점 A는 전하 (+)에 의해 생성된 전기장 내에 위치하며, 전하 q 방향으로 0,1 N의 힘을 받습니다. 만약 점 A에서의 전기장 세기가 0,02 N/C라면, 전하 q의 크기와 종류는 무엇일까요?
A. 5,0°C, 양성
B. 5,0 C, 음성
C. 4,0 C, 양성
D. 2,5 C, 음성
E. 2,5°C, 양성
논의 :
알려져 있다 :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
질문했습니다 :
전하량 q의 크기와 방향은 무엇입니까?
자와브 :
전하량 q의 크기:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
충전 유형 q:
쿨롱 힘의 방향은 전하 q를 향하므로 전하 q는 양수여야 합니다.