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전기기능사 전기장 — 전기력선과 전속밀도

전기장은 전하 주위에서 다른 전하에 힘을 미치는 공간이다. 그 모양은 전기력선으로 그려 나타내고, 전기력선이 촘촘한 곳일수록 전기장이 세다. 전기장을 면적으로 나누어 센 값이 전속밀도이며 단위는 C/m²이다.

2026-10-17 기준 · 전기기능사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「전기장」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
수치값 선택(유전율 계열)1진공의 유전율 ε0 또는 비유전율 εr의 수치 선택
단위 선택1전속밀도 D의 단위를 고르기

2016년 CBT 전환 이전 시험에도 나왔습니다(2010년 2회).

뜻

전기장은 전하가 만드는 힘의 공간이다. 전기장의 세기는 1C의 전하가 받는 힘으로 정의되므로 E = F/Q로 구하고 단위는 V/m이다. 1C의 전하에 100N의 힘이 작용하면 E = 100/1 = 100V/m가 된다. 점전하가 만드는 전기장은 거리의 제곱에 반비례하여 E = kQ/r²로 구한다.

전기력선은 전기장의 모양을 선으로 그린 것이다. 전기력선은 양(+)전하에서 나와 음(−)전하로 들어가며, 도체 표면에서 나온다. 전기력선이 촘촘하게 몰린 곳일수록 전기장이 세므로 전기력선의 밀도가 전기장의 크기를 나타낸다. 전기력선은 서로 반발하므로 같은 전기력선끼리 흡인한다고 서술하면 틀린 설명이 된다.

전속은 어떤 면을 통과하는 전기력선의 총량으로 단위가 C이다. 전속을 면적으로 나눈 것이 전속밀도 D이며 D = Ψ/A로 구하고 단위는 C/m²이다. 단위를 구별하면 C/m²는 전속밀도, Wb/m²는 자속밀도, V/m는 전계의 세기, A/m는 자계의 세기이다.

전기장을 이루는 매질의 성질은 유전율로 나타낸다. 진공의 유전율은 ε₀ = 8.85×10⁻¹² F/m이고, 비유전율은 εr = ε/ε₀으로 정의되는 무차원의 비율이다. 진공에서는 εr = ε₀/ε₀ = 1이 된다. 점전하의 전기장 계산에 쓰는 k = 9×10⁹는 k = 1/(4πε₀) 관계로 진공의 유전율과 이어진다.

예제

전기력선의 성질을 묻는 문제는 각 설명을 성질과 하나씩 대조한다. 「전기력선은 양전하에서 나와 음전하로 들어간다」, 「밀도가 전기장의 크기를 나타낸다」, 「도체 표면에서 나온다」는 옳은 설명이다. 반면 「같은 전기력선끼리 흡인한다」는 서로 반발한다는 성질과 어긋나므로 틀린 설명이 된다.

단위를 고르는 문제는 분자와 분모를 확인한다. 전속의 단위가 C이고 면적으로 나누었으므로 전속밀도의 단위는 C/m²이다. Wb/m²나 V/m처럼 다른 물리량의 단위가 보기에 섞여 있으면 전속밀도와 구별한다.

대표 기출 3문항

2010년 2회진공 중에서 비유전율 εr의 값은?

  1. 1
  2. 6.33×1046.33 \times 10^{4}
  3. 8.855×10−128.855 \times 10^{-12}
  4. 9×1099 \times 10^{9}
정답과 해설 보기

정답 ① · 비유전율 εr\varepsilon_r은 어떤 매질의 유전율 ε\varepsilon을 진공의 유전율 ε0\varepsilon_0로 나눈 **비율(상대값)**이다. εr=εε0\varepsilon_r = \frac{\varepsilon}{\varepsilon_0} 진공 자체의 유전율은 ε0\varepsilon_0이므로, 진공의 비유전율은 εr=ε0ε0=1\varepsilon_r = \frac{\varepsilon_0}{\varepsilon_0} = 1 **오답 소거**: 8.855×10−128.855\times10^{-12}은 진공의 유전율 ε0\varepsilon_0 자체의 값(단위 F/m)이며, 9×1099\times10^9는 쿨롱상수 k=1/4πε0k=1/4\pi\varepsilon_0이다.

비유전율 εr=ε/ε₀은 진공 기준의 비율(무차원)이므로 진공에서는 εr=1이 된다.

다음 중 전속밀도의 단위를 나타낸 것은?

  1. C/m2C/m^2
  2. A/mA/m
  3. Wb/m2Wb/m^2
  4. V/mV/m
정답과 해설 보기

정답 ① · 전속밀도는 단위 면적을 지나는 전속의 양이라 단위가 C/m2C/m^2이다. 풀이 전속밀도는 전속을 그 전속이 수직으로 지나는 넓이로 나눈 값이다.

전속밀도는 단위 면적을 지나는 전속의 양이라 단위가 C/m2C/m^2이다.

1C의 전하에 의하여 100N의 힘이 작용한다. 이 전하에 의하여 발생되는 전계의 세기 [V/m]는 무엇인가?

  1. 100
  2. 50
  3. 200
  4. 300
정답과 해설 보기

정답 ① · 1C의 전하에 100N의 힘이 작용하면 전계의 세기는 힘을 전하량으로 나눈 100V/m이다. 풀이 전계의 세기는 단위 전하 1C에 작용하는 힘으로 정의된다.

1C의 전하에 100N의 힘이 작용하면 전계의 세기는 힘을 전하량으로 나눈 100V/m이다.

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자주 묻는 물음

전기장이란 무엇인가요?
전하 주위에서 다른 전하에 힘을 미치는 공간입니다. 전기장의 세기는 1C의 전하가 받는 힘으로 정의되어 E = F/Q로 구하고 단위는 V/m입니다. 1C에 100N의 힘이 작용하면 100V/m가 됩니다.
전기력선에는 어떤 성질이 있나요?
양전하에서 나와 음전하로 들어가고, 도체 표면에서 나옵니다. 촘촘하게 몰린 곳일수록 전기장이 세므로 밀도가 전기장의 크기를 나타냅니다. 전기력선은 서로 반발하므로 같은 전기력선끼리 흡인한다는 설명은 틀립니다.
전속밀도는 무엇이고 단위는 무엇인가요?
전속은 면을 통과하는 전기력선의 총량으로 단위가 C입니다. 전속을 면적으로 나눈 값이 전속밀도이며 D = Ψ/A로 구하고 단위는 C/m²입니다. Wb/m²는 자속밀도의 단위이므로 구별합니다.
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