| English | 의미 |
|---|---|
| electric field/ɪˈlektrɪk fiːld/ | 전기장 |
| electric field strength/ɪˈlektrɪk fiːld streŋθ/ | 전기장 세기 |
| field line/fiːld laɪn/ | 장선 |
| test charge/test tʃɑːdʒ/ | 검증 전하 |
| vector/ˈvektə/ | 벡터량 |
| negative charge/ˈneɡətɪv tʃɑːdʒ/ | 음전하 |
| point charge/pɔɪnt tʃɑːdʒ/ | 점전하 |
| dipole/ˈdaɪpəʊl/ | 쌍극자 |
| uniform field/ˈjuːnɪfɔːm fiːld/ | 균일 장 |
사이개 없는 힘
- 빗살을 머리에 문질러 찢어진 종이 위에 들고 보라. 종이가 공기의 틈새를跨过(건너서) 빗살에 붙어 올라가는데, 아무것도 직접 닿지 않는다.
- 뉴턴은 빈 공간 속의 원거리 작용을 철학적으로 용인할 수 없다고 명명했으며, 그의 불안감이 적절했다. 현대적 설명은 빗살이 그 주변 공간을 변화시키고, 종이가 있는 공간에 반응한다는 것이다.
- 이 변형된 영역은 전기장이며, 이 주제 전체는 이를 정밀하게 묘사하여 계산할 수 있게 하는 방법이다.
- 이 수업은 전기장 세기, 그것이 생성하는 힘, 그리고 장선이 이를 어떻게 표현하는지에 대한 정의이다.
장 세기
- 한 점에서의 전기장 세기는 그 점에 놓인 작은 시험 전하에 작용하는 단위 양전하당 힘이다:
- 두 가지 마크를 주는 세 단어가 있다. "전하에作用的力"가 아닌 단위 전하당 힘. 방향을 결정하는 양(positive). 그리고 작(small) 또는 시험(test), sehingga 해당 전하가 측정하는 장을 교란시키지 않게 한다.
- 단위는 $\text{N/C}$이며, 이는 $\text{V/m}$과 동일하다. $E$은 벡터이다.
Electric field strength is the force per unit:
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$E = \dfrac{F}{q}$ — the force on each coulomb of a small positive test charge.
A charge of $2.0\ \text{C}$ feels a force of $6.0\ \text{N}$. What is the field strength?
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$E = \dfrac{F}{q} = \dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \dfrac{\text{N}}{\text{C}}$.
Which words are needed in the two-mark definition of electric field strength? Select all that apply.
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A moving charge feels the same electric force. The three marked ideas are per unit charge, positive, and a small test charge.
전하에 작용하는 힘
- 식을 정리하면, 장 안에 놓인 모든 전하에 작용하는 힘을 알 수 있다:
- 양전하는 장의 방향으로 밀린다. 음전하는 $q$이 음수이므로 반대 방향으로 밀린다.
- 이러한 문제에서는 중력이 거의 항상 무시된다. $1500\ \text{V/m}$의 장에서 전자(electron)가 $2.6 \times 10^{14}\ \text{m/s}^2$로 가속되며, 중력에 의한 $9.81$과 반대方向이므로, 질문이 무게 균형을 특정적으로 다루지 않는 한 무게는 무시된다.
공기 분자로부터 전자를 떼어낼 만큼 강력한 장
The force on a negative charge is opposite to the field direction.
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Field direction is defined for a positive charge; a negative charge feels the opposite force.
worked example: 가속도로부터의 장
- 양성자가 전기장 내에서 $2.00\ \text{m/s}^2$로 가속되고 있으며 다른 힘은 작용하지 않는다. 장 세기를 구하시오. ($m_{\text{p}} = 1.67 \times 10^{-27}\ \text{kg}$, $e = 1.60 \times 10^{-19}\ \text{C}$.)*
- 전기력이 유일한 힘일 경우, $qE = ma$입니다.
- 동일한 정리식을 역으로 사용하여 주어진 장 내에서의 전자 가속도를 계산해 보라: $a = eE/m_{\text{e}}$, 이는 질량이 매우 작기 때문에 극도로 크다.
A proton (mass 1.67e-27 kg, charge 1.60e-19 C) accelerates at 2.00 m/s^2 in an electric field alone. What is the field strength, in units of 10^-8 V/m?
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The electric force is the only force, so qE = ma and E = ma/q = 2.09e-8 V/m. The same rearrangement gives an electron's acceleration in a known field.
장 선
- 장선은 방향으로 placement된 양전하에 작용하는 힘의 방향을 보여주며, 간격으로 장의 세기를 보여준다: 선이 가까울수록 장이 강하다.
- 선들은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝나거나 무한대로 이어진다. 한 점에서의 힘은 하나의 방향만 가지므로 서로 교차하지 않는다.
- 모든 선에는 화살표가 포함되며, 선은 도체의 표면과 직각으로 만난다.
- 스케치는 정확히那些 points에 표시된다: 화살표가 그려지고, 선들이 교차하지 않으며, 올바른 시작과 끝, 합리적인 간격을 가진다.
암기하여 그릴 수 있는 네 가지 표준 패턴
알아두어야 할 패턴
- 양점전하: 바깥쪽을 향하는 방사선. 음전하: 안쪽을 향하는 방사선.
- 두 개의 반대 전하, 쌍극자(dipole): 양전하에서 음전하로 곡선을 그리며 연결된 선들.
- 두 개의 평행 충전판: 간격이 일정하고 평행한 선들, 균일한 장(uniform field), 가장자리에서의 곡률을 제외하고는.
Electric fields
E ∝ Q / r²
A charge sets up a radial field — out for +, in for −, obeying the inverse-square law.
Electric field lines:
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They run from + to −, never cross, and are closer where the field is stronger.
Field lines drawn closer together mean a ____ field.
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Line spacing shows the strength — closer lines, stronger field.
Which are true of electric field lines? Select all that apply.
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A field line shows the direction of the force, not the trajectory: a charge entering sideways follows a curve that crosses the lines.
충전된 도체 구
- 격리된 도체의 전하는 외부 표면에 존재하며, 구가 단독일 경우 고르게 퍼져 있다.
- 바깥쪽에서 장선은 방사형이고 간격이 일정하다: 중심에 있는 점전하의 정확한 패턴이므로, $r$은 중심에서 측정된다.
- 비어 있거나 실체 도체 내부의 장은 **영(zero)**이며, 따라서 도체는 **등위면(equipotential)**이다.
- 이러한 구에 대해 $E$에 대한 $x$ 그래프에서 반지름은 $E$가 0에서 튀어 오르는 지점이며, 곡선상의 임의의 점에서 $Q = 4\pi\varepsilon_0 r^2 E$을 사용하여 전하량을 구할 수 있습니다.
놓칠 수 있는 점
- 정의는 작은 시험 전하에 작용하는 양전하 단위당 힘이다. 세 가지 개념 모두에 마크가 부여된다.
- 장선은 교차하지 않으며 항상 화살표를携带한다. 화살표가 없는 스케치는 점수를 얻지 못한다.
- 도체 내부의 장은 **영(zero)**이며, 외부에서는 중심에 있는 점전하처럼 행동한다.
- 전하된 입자가 장 내에 있을 때 중력은 질문이 무게 균형을 다루지 않는 한 무시된다. 예를 들어 오일 드롭(oil drop)과 같이.
What is the electric field inside a hollow charged conducting sphere?
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The fields of all the surface charges cancel inside, so the conductor is an equipotential. Outside it behaves as a point charge at the centre.
이해했습니다
- 전기장 세기는 작은 시험 전하에 작용하는 양전하 단위당 힘이다: $E = F/q$, $\text{N/C}$ 또는 $\text{V/m}$의 벡터
- $F = qE$: 양전하는 장 방향으로, 음전하는 반대 방향으로 밀리며, 중력은 일반적으로 무시된다
- 장선은 화살표로 방향과 간격으로 세기를 나타냅니다; 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝나고, 교차하지 않으며, 도체와 직각으로 만납니다
- 충전된 구는 바깥쪽에서 중심에 있는 점전하처럼 행동하며, 도체 내부의 장은 영(zero)입니다