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[Lv1] 2장. 정전계 ① 쿨롱의법칙전기기사/Lv1 전기자기학 2019. 2. 25. 13:14
안녕하세요!
앞서 말씀드린것처럼 전기자기학 2장부터 시작하겠습니다~
Lv1 이라고 되어있는 부분은 1회독째라는 의미입니다
앞으로 회독을 거듭하면서 레벨도 올라가고
실력도 올라가봅시다!!
2장 제목이 정전계입니다
정전계는 '정지해 있는 전하들의 공간' 이라고
이해하시면 됩니다
전하란 ' 전기적인 성질을 가진 입자 ' 라고 할 수 있구요
여기서 '전기적인 성질' 은 (+)와 (-)로 구분할 수 있는데
전하를 (+)의 성질을 가진 양전하와
(-)의 성질을 가진 음전하로 나눌 수 있습니다
(+)와 (+)끼리 또는 (-)와 (-)끼리 같은 부호의 전하끼리는
밀어내는 반발력이,
(+)와 (-)의 서로 다른 부호의 전하끼리는
끌어당기는 흡인력이 작용합니다
이러한 힘, 즉 반발력 또는 흡인력이 얼마나 강하게 작용하는 지를
생각해봅시다
각 전하가 가진 (+) 또는 (-)의 양을 전하량이라고 합니다
전하량이 클수록 서로 간에 밀거나 당기는 힘이 세겠죠?
그리고 서로 멀리 떨어져 있을 때보다는 가까이 있을 때
힘이 강하게 작용할 겁니다
이러한 사실을 토대로 두 전하 사이에 작용하는 힘을 계산하는 공식이 나오는데
이를 쿨롱의 법칙이라고 합니다
$Q_{1}$ 과 $Q_{2}$는 전하량으로 단위는 [C] 입니다
(C를 쿨롱이라고 읽습니다)
r은 두 전하 사이의 거리로 단위는 [m] 입니다 (미터)
$\frac{1}{4πε_0}$는 상수값으로, 계산하면 $9×10^9$ 입니다
계산문제에서는 오른쪽의 공식을 더 많이 사용합니다
$ε_0$는 유전율을 나타내는 기호인데
'전하가 잘 움직이는 정도' 로 우선 이해하고
4장에서 자세히 다루겠습니다
하나 더 체크할 것, 공식에서 알 수 있듯이
두 전하 사이의 힘(F)은 거리(r)의 제곱에 반비례합니다
(거리에 반비례한다라고 하면 틀린 진술입니다.
제곱이 들어가야 합니다)
결론적으로 이 식을 외우고 문제에서 필요할 때
공식을 사용하면 됩니다!
그러나 식을 외우는 것 만큼 중요한 것이 이 공식을 필요할 때 꺼내 쓰는 것입니다쿨롱의 법칙이라는 말은 사실 중요하지 않습니다.문제에서 쿨롱의 법칙이 뭐냐고 물어보지 않기 때문이죠이 공식에서 중요한 말은 '두 전하' 와 '힘' 입니다문제를 봤는데 두 점전하라는 말이 주어지고(또는 전하량 2개가 주어지고)힘이라는 말이 나온다면 이 공식을 떠올리고 적용하면 됩니다아래의 예제를 보면전하량 2개가 주어지고 힘이라는 말이 나왔으므로
$$F=9×10^9×\frac{Q_1 Q_2}{r^2}$$
위 공식을 적용해야겠구나 라고 생각할 수 있습니다
( 마우스 글씨라 죄송합니다ㅎㅎ)
계산과정은 첫 회독에서는 다루지 않고
식이 저렇게 세워진다는 것을 위주로 살펴보겠습니다
계산과정이나 단위환산을 어려워하는 분들도 계시기에
나중에 따로 설명을 하려고 합니다!
계산기로 두드리셔도 되고 그냥 계산하셔도 됩니다!
계산이 가능하신분은 계산해보시고 답이 900[nN]이 나오는지 확인해보세요
예제 하나 더 볼까요
전하량 2개가 주어지기도 했고,
2개의 점전하라고도 언급이 되네요.
그리고 '힘' 이라는 단어가 나왔으니
쿨롱의법칙 공식을 적용할 수 있겠네요
전하량의 부호가 (+)라는 것은 양전하,
(-)는 음전하라는 뜻입니다
두 전하의 부호가 다르니 흡인력이 작용하겠네요
답은 ④ 입니다
쿨롱의법칙 내용을 정리해봤습니다!
공식과 함께 공식이 언제 사용되는지를 잘 알아둡시다!
다음 포스팅에서는 '전계'를 다루겠습니다
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