전기장과 전위

공개 문항 39개

1. 문항 1 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   가우스의 정리를 이용하여 구하는 것은?

   1. 전위
   2. 전계의 에너지
   3. 전계의 세기
   4. 전하간의 힘

   정답과 해설

   정답 3번

   가우스의 정리는 폐곡면을 통과하는 전기력선 수로 전계의 세기 E를 쉽게 구하는 도구다.

   풀이

   가우스의 정리(Gauss's law)는 임의의 폐곡면을 통과하는 전기력선의 총수가 그 폐곡면 내부 전하량의 $\frac{1}{\varepsilon_0}$배와 같다는 정리로, $\oint E \cdot dS = \frac{Q}{\varepsilon_0}$ 로 표현된다.

   이를 이용하면 대칭성이 있는 전하분포에서 전계의 세기 $E$를 쉽게 구할 수 있다.

   따라서 정답은 전계의 세기.

   ①전위는 전계를 적분해야 얻어지고, ②전계의 에너지와 ④전하간의 힘은 가우스 정리의 직접적 적용 대상이 아니다.

   암기: "가우스 정리 → 전계의 세기(E) 계산의 지름길".

   처음이라면

   가우스의 정리는 '닫힌 면을 통과하는 전기력선(전기가 미치는 힘의 길)의 총 개수는 그 안에 있는 전하(전기 양)의 크기와 비례한다'는 법칙이에요.

   쉽게 말해 전하를 둘러싼 상자를 상상하면, 상자를 통과하는 전기력선 수를 세어서 그 상자 표면의 전계의 세기(전기가 미치는 세기, E)를 바로 구할 수 있어요.

   수식으로는 $\oint E \cdot dS = \frac{Q}{\varepsilon_0}$ 로 표현되는데, 결국 구하고 싶은 것이 E, 즉 전계의 세기예요.

   ① 전위는 전계를 적분해야 하고, ②④는 가우스 정리로 직접 구하지 않아요.

   이런 문제가 나오면 → '가우스 정리 = 전계의 세기 구하기'로 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   가우스 정리: $\oint E \cdot dS = \frac{Q}{\varepsilon_0}$

   대칭성 있는 전하분포(구, 원통, 평행판)에서 전계의 세기 $E$를 직접 구하는 것이 핵심 용도다.

   오답: ① 전위는 $V = -\int E \, dl$로 E를 적분해야 얻고, ②④는 가우스 정리의 직접 적용 대상이 아니다.

   이 유형 패턴: '가우스 정리로 구하는 것?' → 무조건 전계의 세기(E).

   꿀팁: 쿨롱 법칙 → 전하 간의 힘, 가우스 정리 → 전계의 세기로 짝지어 외우면 헷갈리지 않는다.

   • 가우스의 법칙
2. 문항 2 전기이론 · 자기의 성질과 전류에 의한 자기장

   진공 중에서 같은 크기의 두 자극을 1m 거리에 놓았을 때, 그 작용하는 힘이 $6.33\times10^{4}\mathrm{N}$이 되는 자극 세기의 단위는?

   1. 1Wb
   2. 1C
   3. 1A
   4. 1W

   정답과 해설

   정답 1번

   자극(자하) 세기의 단위는 Wb, F=m₁m₂/(4πμ₀r²)에서 r=1m일 때 6.33×10⁴N이면 m=1Wb.

   풀이

   정답 근거: 자극(자하) 세기의 단위는 웨버(Wb)이다.

   진공 중 두 자극 사이의 힘은 쿨롱의 법칙 $F=\frac{1}{4\pi\mu_0}\frac{m^2}{r^2}$로 계산되며, 계수 $\frac{1}{4\pi\mu_0}\approx6.33\times10^4$이므로 $r=1\text{m}$, $F=6.33\times10^4\text{N}$이 되려면 $m=1\text{Wb}$이어야 한다.

   오답 소거: C(쿨롱)는 전하량 단위, A(암페어)는 전류 단위, W(와트)는 전력 단위로 자기량과 무관하다.

   핵심 공식: $F=\frac{m_1m_2}{4\pi\mu_0 r^2}$ (자기 쿨롱의 법칙).

   암기팁: '전하(C)-전기력선', '자하(Wb)-자기력선'으로 단위 짝을 구분해서 외운다.

   처음이라면

   전기에서 '전하'를 쓰듯 자기에서는 '자하(자극의 세기)'라는 개념을 씁니다. 쿨롬(C)이 전하량의 단위이듯, 자하의 단위는 웨버(Wb)입니다.

   두 자극 사이의 힘은 자기 쿨롱의 법칙 F = m₁m₂/(4πμ₀r²)으로 구합니다. 진공에서 1/(4πμ₀) ≈ 6.33×10⁴이므로, 같은 자하 m을 1m 떨어뜨리면 힘은 F = 6.33×10⁴ × m² [N]이 됩니다.

   문제 조건인 F = 6.33×10⁴ N이 되려면 m² = 1, 즉 m = 1이어야 합니다. 이것이 자극 세기 1단위, 곧 1Wb이라는 뜻입니다.

   C(쿨롱)는 전하량, A(암페어)는 전류, W(와트)는 전력의 단위라 자기량과 무관합니다.

   이런 문제가 나오면 → '자하 = Wb' 단위 짝만 알아도 숫자 계산 없이 바로 답힙니다.

   한 걸음 더

   자기 쿨롱 법칙 F = m₁m₂/(4πμ₀r²)에서 진공의 1/(4πμ₀) ≈ 6.33×10⁴, r = 1m일 때 F = 6.33×10⁴ N이면 m = 1, 즉 자극 세기의 단위 1Wb.

   오답 소거: C는 전하량, A는 전류, W는 전력 단위로 자기량과 무관하다.

   이 유형 패턴: 6.33×10⁴라는 수치가 나오면 '자하 1Wb의 정의' 문제다.

   꿀팁: '전하↔C, 자하↔Wb' 짝으로 외우면 단위 문제는 즉답이다.

   • 전속밀도 단위
3. 문항 3 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   전위의 단위로 맞지 않은 것은?

   1. V
   2. V/m
   3. J/C
   4. N⋅m/C

   정답과 해설

   정답 2번

   전위(전기적인 높낮이)의 단위는 V이고, V/m은 전계 세기(전기장의 세기)의 단위이므로 전위 단위로는 맞지 않는다.

   풀이

   정답 근거: 전위 $V$는 단위전하당 일(에너지)로 정의되어 $[\text{V}]=[\text{J/C}]=[\text{N}\cdot\text{m/C}]$의 단위를 가지지만, $[\text{V/m}]$은 전위가 아닌 전계의 세기 $E$의 단위이므로 전위의 단위로 맞지 않다.

   오답 소거: V, J/C, N·m/C는 모두 전위의 정의(단위전하당 에너지)에서 유도되는 동등한 단위 표현이다.

   핵심 개념: 전위 단위 = V = J/C = N·m/C, 전계 세기 단위 = V/m.

   암기팁: '전위는 V, 전계는 V/m으로 구분'하여 암기한다.

   처음이라면

   전위는 '물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯' 전기가 흐르게 하는 전기적인 높낮이 차이를 말해요. 이 높낮이의 단위가 바로 볼트(V)예요.

   전위는 '전기력이 단위 전하(1C)를 옮기면서 한 일(에너지)'로 정의돼요.

   그래서 일의 단위 J(줄)를 전하의 단위 C(쿨롬)로 나눈 J/C도 전위의 단위가 됩니다.

   N·m도 사실 J(줄)와 같은 뜻이라서(힘×거리=일), N·m/C 역시 전위의 단위예요.

   그런데 V/m은 '전위가 1m당 얼마나 변하느냐'를 나타내는 것으로, 이건 전계 세기(전기장의 세기)의 단위입니다.

   이런 문제가 나오면 → '전위는 V, 전계는 V/m'으로 구분하면 돼요!

   한 걸음 더

   전위의 정의: $V = \frac{W}{Q}$ (단위전하당 일)

   단위 관계: $[\text{V}] = [\text{J/C}] = [\text{N}\cdot\text{m/C}]$

   ①③④는 모두 전위의 동등한 단위 표현이고, ② V/m은 전계 세기 $E$의 단위이므로 정답.

   이 유형 패턴: 단위 환산 문제는 N·m = J임을 활용해 전위(J/C)와 전계(V/m)를 구분한다.

   시험 꿀팁: '전위는 V, 전계는 V/m, 전자계는 V·m' 세트로 암기!

   • 전속밀도 단위
   • 전위 (전위차)
4. 문항 4 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   다음 설명 중 잘못된 것은?

   1. 양전하를 많이 가진 물질은 전위가 낮다.
   2. 1초 동안에 $1[\text{C}]$의 전기량이 이동하면 전류는 $1[\text{A}]$이다.
   3. 전위차가 높으면 높을수록 전류는 잘 흐른다.
   4. 전류의 방향은 전자의 이동방향과는 반대방향으로 정한다.

   정답과 해설

   정답 1번

   양전하를 많이 가진 물질은 전위가 높은데, ①은 '낮다'고 했으므로 틀린 설명이다.

   풀이

   전위(potential)는 단위 전하가 갖는 위치 에너지 개념으로, 물의 높이(수위)에 비유할 수 있다.

   양전하를 많이 가진 물질일수록 전위가 낮은 것이 아니라 전위가 높다(전위가 낮다고 한 ①번 지문이 틀린 설명).

   전류는 전위차(전압)가 존재할 때 높은 전위에서 낮은 전위로 흐르며, 전위차가 클수록 전류가 잘 흐른다(옴의 법칙 $I=V/R$).

   전하량과 전류의 관계는 $I=Q/t$이므로 1초에 1C의 전하 이동은 1A의 전류에 해당한다.

   또한 전류의 방향은 역사적 정의에 따라 양전하의 이동 방향으로 정하는데, 실제 전자는 음전하이므로 전자의 이동 방향과 전류의 방향은 서로 반대이다.

   암기: "양전하 많음 = 전위 높음"(수위 비유).

   처음이라면

   물탱크를 생각해봐요. 물탱크에 물이 많이 찰수록 물이 높은 곳에서 세게 떨어지듯이, 전기 세계에서도 양전하(플러스 전기)가 많이 모인 물질일수록 전위(전기를 밀어주는 힘의 높이)가 높아요.

   그런데 ①은 '양전하가 많으면 전위가 낮다'고 했으니 반대로 말한 거예요.

   ② 1초 동안 1C(쿨롱, 전기량의 단위)가 흐르면 전류가 1A(암페어)예요. → 맞는 설명

   ③ 전위차(전압, 전기를 미는 힘의 차이)가 클수록 전류가 잘 흘러요. → 맞는 설명

   ④ 전자는 실제로 이동하지만, 전류의 방향은 전자와 반대로 정했어요. → 맞는 설명

   이런 문제가 나오면 → '양전하 많음 = 전위 높음' (물 높이 비유)으로 외우면 바로 풀려요!

   한 걸음 더

   핵심: 전위는 양전하 기준의 위치에너지이므로 양전하가 많을수록 전위가 높다. ①은 '낮다'고 서술해 틀렸다.

   ② $I = \frac{Q}{t} = \frac{1\,\text{C}}{1\,\text{s}} = 1\,\text{A}$ → 옳음

   ③ 옴의 법칙 $I = V/R$에서 V가 클수록 I 증가 → 옳음

   ④ 전류 방향 = 양전하 이동 방향 = 전자 이동의 반대 → 옳음

   이 유형 패턴: 전위·전류의 정의 개념을 반대로 서술한 보기를 찾는 문제.

   꿀팁: '양(+)이 많으면 높다'로 암기하면 전위/전압 관계 헷갈리지 않는다.

   • 전류
   • 전위 (전위차)
5. 문항 5 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   전장의 세기에 대한 단위로 맞는 것은?

   1. m/V
   2. V/m2
   3. V/m
   4. m2/V

   정답과 해설

   정답 3번

   전장의 세기(전기장 세기)는 '전압(V)을 거리(m)로 나눈 값'이므로 단위는 V/m이다.

   풀이

   정답 근거: 전장(전계)의 세기는 단위 전하가 받는 힘 또는 전위차를 거리로 나눈 값으로 정의되며, $E=\frac{V}{r}[\text{V/m}]$의 단위를 가진다.

   오답 소거: ①m/V, ②V/m², ④m²/V는 전장의 세기를 정의하는 물리식과 맞지 않는 단위 조합으로, 전위(V)와 거리(m)의 관계를 잘못 표현한 것이다.

   핵심 공식: $E=\frac{V}{r}[\text{V/m}]$.

   암기팁: '전장세기=전압을 거리로 나눈 것' → 단위는 V/m로 암기한다.

   처음이라면

   층집 앞 1m 간격으로 계단이 있다고 상상해보세요. 계단 높이(전압, V)를 계단 간 거리(거리, m)로 나누면 얼마나 가파른지 알 수 있죠. 이 '가파른 정도'가 바로 전장의 세기(전기장 세기, 전압이 세게 걸리는 정도)입니다.

   말로 풀면: 전압 ÷ 거리 = 전장의 세기

   수식으로: $E = \frac{V}{r}$

   단위를 보면: 볼트(V) 나누기 미터(m) = V/m

   정답은 V/m입니다.

   ① m/V, ② V/m², ④ m²/V는 전압과 거리의 나눗셈 관계가 뒤바뀌거나 잘못된 조합이에요.

   이런 문제가 나오면 → '전장 세기는 전압을 거리로 나눈다 = V/m'를 떠올리세요!

   한 걸음 더

   전장(전기장)의 세기 공식: $E = \frac{V}{r}$ [V/m]

   전위차 V를 거리 r으로 나누므로 단위는 V/m이다.

   오답: ① m/V는 V와 m이 뒤집힘, ② V/m²는 전기용량 관련 단위 아님(전위구배 개념과 불일치), ④ m²/V는 전장과 무관한 조합.

   이 유형 패턴: '무엇의 단위는?' 문제는 정의 공식을 떠올려 단위를 조립하면 된다.

   시험 꿀팁: 전위차(전압)는 거리당 변화율이므로 분자에 V, 분모에 m이 오는 구조로 암기.

6. 문항 6 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   공기 중에 $10\mu\text{C}$과 $20\mu\text{C}$를 1m 간격으로 놓을 때 발생되는 정전력 $(\text{N})$은?

   1. 1.8
   2. 2.2
   3. 4.4
   4. 6.3

   정답과 해설

   정답 1번

   쿨롱 법칙 F=9×10⁹·Q₁Q₂/r²에 μC=10⁻⁶을 정확히 대입하면 1.8N이다.

   풀이

   정답 근거: 쿨롱의 법칙 $F=9\times10^9\frac{Q_1Q_2}{r^2}=9\times10^9\times\frac{(10\times10^{-6})(20\times10^{-6})}{1^2}=1.8\text{N}$. 오답 소거: 2.2·4.4·6.3N은 지수 계산 실수나 단위(μC=$10^{-6}$) 적용 오류에서 나온 값이다.

   핵심 공식: $F=9\times10^9\frac{Q_1Q_2}{r^2}$. 암기팁: '쿨롱상수 9×$10^{9}$을 먼저 곱하고 μC 단위($10^{-6}$) 정확히 대입'.

   처음이라면

   전하 두 개 사이에 작용하는 힘은 쿨롱의 법칙으로 구합니다.

   공식: F = 9×10⁹ × Q₁Q₂/r² [N]

   값을 대입하면 Q₁=10μC=10×10⁻⁶C, Q₂=20μC=20×10⁻⁶C, r=1m이므로 F = 9×10⁹ × (10×10⁻⁶ × 20×10⁻⁶) / 1² = 9×10⁹ × 200×10⁻¹² = 1.8N입니다.

   가장 흔한 실수는 μC를 그대로 10, 20으로 넣는 것입니다. μ(마이크로)=10⁻⁶이므로 반드시 C(쿨롱) 단위로 바꿔 대입해야 합니다. ②·③·④는 이 단위 환산 누락이나 지수 계산 실수에서 나오는 값들입니다.

   이런 문제가 나오면 → 쿨롱상수 9×10⁹를 먼저 쓰고, μC에 10⁻⁶을 붙여 지수를 모아 계산하세요.

   한 걸음 더

   F=9×10⁹Q₁Q₂/r²=9×10⁹×(10×10⁻⁶)(20×10⁻⁶)/1²=1.8N.

   나머지 2.2·4.4·6.3N은 μC=10⁻⁶ 환산 누락이나 지수 계산 실수로 나온 값들이다.

   쿨롱 법칙 계산은 '9×10⁹ 곱하고 μC에 10⁻⁶ 붙이기'의 반복 패턴이다.

   꿀팁: 9×10⁹×200×10⁻¹²=1.8처럼 지수끼리 모아 한 번에 계산하면 실수가 줄어든다.

   • 쿨롱의 법칙
   • 전기량
7. 문항 7 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   $100[\text{V}]$의 전위차로 가속된 전자의 운동 에너지는 몇 $[\text{J}]$인가?

   1. 1.6×$10^{-20}$[J]
   2. 1.6×$10^{-19}$[J]
   3. 1.6×$10^{-18}$[J]
   4. 1.6×$10^{-17}$[J]

   정답과 해설

   정답 4번

   가속 에너지는 W=eV로 구하며, 100V 가속이면 지수가 2 올라가 1.6×10⁻¹⁷[J]이 된다.

   풀이

   정답 근거: 전위차 $V$로 가속된 전자의 운동에너지 $W$는 전하량 $e$와 전위차의 곱이다.

   $W=eV=1.602\times10^{-19}[C]\times100[V]=1.602\times10^{-17}[J]$로 약 $1.6\times10^{-17}[J]$이 된다.

   오답 소거: $10^{-20}, 10^{-19}, 10^{-18}$은 전위차 100V를 곱하는 과정에서 지수를 잘못 이동시킨 오류이다.

   핵심 공식: $W=eV$ (전자볼트 개념의 기초).

   암기팁: '전자 전하량($1.6\times10^{-19}$C)에 전위차를 곱하면 지수가 2자리 올라간다'는 점을 기억하면 자릿수 실수를 방지할 수 있다.

   처음이라면

   100V의 전위차로 전자를 가속하면 전자가 얻는 운동에너지는 '전하량×전위차'로 계산합니다. 공식은 W=eV입니다.

   전자의 전하량 e=1.6×10⁻¹⁹[C]를 대입하면 W=1.6×10⁻¹⁹×100=1.6×10⁻¹⁷[J]입니다. 100을 곱하는 순간(=10²) 지수가 -19에서 -17로 2칸 올라가는 것이 핵심입니다.

   ①~③의 10⁻²⁰~10⁻¹⁸은 100V를 곱할 때 지수를 잘못 이동한 대표적 실수입니다. 1V 가속 시 에너지가 1.6×10⁻¹⁹J(전자볼트 개념)이므로 100V면 정확히 그 100배입니다.

   이런 문제가 나오면 → eV 곱셈에서 지수가 2칸 올라가는지 먼저 확인하라.

   한 걸음 더

   가속 에너지 W=eV=1.6×10⁻¹⁹×100=1.6×10⁻¹⁷[J] → ④

   ①~③은 100(=10²) 곱셈 시 지수 이동을 잘못한 순수 계산 실수 유형이다.

   전자볼트 문제는 지수 계산 실수를 노리는 패턴으로 자주 출제된다.

   꿀팁: '1V당 1.6×10⁻¹⁹J'를 기준 삼아 전압을 곱하면 지수 오류가 없다.

8. 문항 8 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   $2[\text{C}]$의 전기량이 두 점 사이를 이동하여 $48[\text{J}]$의 일을 하였다면 이 두 점 사이의 전위차는 몇 $[\text{V}]$인가?

   1. 4
   2. 24
   3. 48
   4. 96

   정답과 해설

   정답 2번

   전위차는 단위 전하량당 한 일로 V=W/Q이며, 48J÷2C=24V가 된다.

   풀이

   정답 근거: 전위차(전압) $V=\frac{W}{Q}$로 정의된다.

   $W=48\text{J}$, $Q=2\text{C}$이므로 $V=\frac{48}{2}=24[\text{V}]$이다.

   오답 소거: ①4, ③48, ④96은 나눗셈을 반대로 하거나(Q/W) 곱셈으로 잘못 계산했을 때 나오는 값들이다.

   핵심 공식: 전위차 $V=\frac{W}{Q}[\text{V}]$ (일의 양을 전하량으로 나눈 값).

   암기팁: '전압=일÷전기량'으로 정의식을 암기한다.

   처음이라면

   전압(전위차)은 '1C의 전하가 두 점 사이를 이동하며 하는 일'의 크기로 정의됩니다. 공식은 V = W/Q이고, W는 한 일[J], Q는 전기량[C]입니다.

   문제에서 W = 48J, Q = 2C가 주어졌으므로 V = 48 ÷ 2 = 24V입니다.

   ④96은 W×Q로 곱해 버린 실수이고, 나눗셈 방향(Q÷W)을 헷갈려도 틀립니다. 반드시 '일 ÷ 전기량' 순서로 대입하세요.

   이런 문제가 나오면 → V = W/Q 정의식에 값만 넣으면 끝나는 즉답형입니다.

   한 걸음 더

   V = W/Q = 48/2 = 24V. 전압은 단위 전하량당 일(J/C = V)로 정의된다.

   ①③④는 Q÷W로 나누거나 W×Q로 곱하는 대입 오류다.

   패턴: V=W/Q의 변형(W=VQ, Q=W/V)이 정의식 문제로 반복 출제된다.

   꿀팁: '전압=일÷전기량' — J/C가 V가 되는지로 검산.

   • 전기량
   • 전위 (전위차)
9. 문항 9 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   전기력선 밀도와 같은 것은?

   1. 정전력
   2. 유전속의 밀도
   3. 전하밀도
   4. 전장의 세기

   정답과 해설

   정답 4번

   전기력선 밀도는 곧 전장(전계)의 세기 E와 같은 값을 나타낸다.

   풀이

   정답 근거: 전기력선의 밀도(단위면적당 전기력선 수)는 그 지점의 전장(전계)의 세기와 같은 값을 나타낸다($E=$전기력선 밀도).

   오답 소거: 정전력은 전하 간의 힘, 유전속의 밀도(전속밀도 D)는 전기력선 밀도와 유사하지만 매질의 유전율이 반영된 별개 개념, 전하밀도는 전하량/면적으로 다른 물리량이다.

   핵심 개념: 전기력선 밀도=전장의 세기(E), 전속선 밀도=전속밀도(D).

   암기팁: '전기력선=E, 전속선=D'로 구분해 암기한다.

   처음이라면

   자석 주변에 쇠가루를 뿌리면 줄무늬가 보이듯이, 전기 주변에도 눈에 안 보는 '전기력선'이 그려진다고 상상해봅시다.

   이 전기력선이 촘촘하게(밀도가 높게) 모여 있으면 → 전기가 세다는 뜻입니다.

   즉, '전기력선 밀도' = '전장의 세기(전기가 얼마나 센가)'라고 정의됩니다.

   반면 ②번의 '전속밀도(D)'는 전기력선과 비슷해 보이지만, 물질(유전체)의 성질이 반영된 다른 값이니 헷갈리지 마세요.

   이런 문제가 나오면 → '전기력선은 E, 전속선은 D'라고 외우면 바로 풀립니다!

   한 걸음 더

   전기력선 밀도(단위면적당 전기력선 수) = 전계의 세기 $E$로 정의됩니다.

   오답: ① 정전력은 전하 간에 작용하는 쿨롱 힘, ② 전속밀도 $D = \varepsilon E$로 유전율이 반영된 별개의 양, ③ 전하밀도는 전하량/면적입니다.

   이 유형 패턴: '전기력선=E, 전속선=D' 두 개만 구분하면 되는 개념 문제입니다.

   꿀팁: D가 나오면 매질(유전율)이 반영됐는지부터 확인하세요.

   • 가우스의 법칙
   • 전기력선
10. 문항 10 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    다음 중 전기력선의 성질이다. 틀린 것은?

    1. 전기력선의 밀도는 전장의 크기를 나타낸다.
    2. 전위가 낮은 점에서 높은 전위로 향한다.
    3. 전기력선은 서로 교차하지 않는다.
    4. 전기력선은 도체의 표면에 수직이다.

    정답과 해설

    정답 2번

    전기력선은 고전위에서 저전위로 향하며(전계 방향), 서로 교차하지 않고 도체 표면에 수직이다.

    풀이

    정답 근거: 전기력선은 전위가 높은 점에서 낮은 점으로 향하는 방향으로 그려집니다(전계 방향과 일치).

    문제의 2번은 이를 반대로 서술하였으므로 틀린 설명입니다.

    오답 소거: 전기력선의 밀도는 그 지점의 전장(전계) 세기를 나타내는 것이 맞고, 전기력선은 서로 교차하지 않으며(교차하면 그 점에서 전계 방향이 두 가지가 되어 모순), 전기력선은 도체 표면에 항상 수직으로 출입하는 것이 맞습니다.

    핵심 개념: 전기력선 방향은 고전위에서 저전위로, 즉 전계(E) 방향과 일치.

    암기팁: 전기는 높은 데서 낮은 데로 흐른다(물이 흐르듯)로 연상하세요.

    처음이라면

    전기력선은 전기장(전계)의 방향과 세기를 눈에 보이게 그린 선으로, +전하에서 나와 -전하로 들어갑니다.

    전기력선의 방향은 전위가 '높은' 점에서 '낮은' 점으로 향합니다. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯, 양전하 쪽(고전위)에서 음전하 쪽(저전위)으로 향하는 것이죠. ②는 '낮은 점에서 높은 점으로'라고 했으므로 틀린 설명입니다.

    나머지는 모두 옳은 성질입니다. 선이 촘촘할수록 전장의 크기가 크고(①), 교차하면 한 점에 전계 방향이 둘이 되어 모순이라 교차하지 않으며(③), 도체 내부에 전계가 없으므로 도체 표면에 수직으로 출입합니다(④).

    이런 문제가 나오면 → '전기는 높은 데서 낮은 데로' 방향만 확인하면 됩니다.

    한 걸음 더

    전기력선의 방향은 전계 E의 방향, 즉 고전위에서 저전위로 향하므로 '저전위에서 고전위로 향한다'는 선지가 틀린 것이다

    오답 소거: 밀도=전장 크기, 교차하지 않음, 도체 표면 수직은 모두 옳은 성질이다.

    패턴: 전기력선 성질(밀도·방향·비교차·표면 수직) 중 하나를 뒤집어 묻는 유형이다.

    꿀팁: '전기력선은 +에서 -, 높은 데서 낮은 데'로 방향을 통일해 외운다.

    • 전기력선
11. 문항 11 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    10[㎝] 떨어진 2장의 금속 평행판 사이의 전위차가 500[V]일때 이 평행판 안에서 전위의 기울기는?

    1. 5[V/m]
    2. 50[V/m]
    3. 500[V/m]
    4. 5000[V/m]

    정답과 해설

    정답 4번

    전위의 기울기(전계) E=V/d=500V÷0.1m=5000V/m이니 cm→m 단위 환산에 주의하라.

    풀이

    평행한 두 금속판 사이의 전위의 기울기(전기장의 세기) $E$는 전위차 $V$를 판 사이 거리 $d$로 나눈 값이다: $E = \frac{V}{d}$. 주어진 값 $V=500\,\text{V}$, $d=10\,\text{cm}=0.1\,\text{m}$을 대입하면 $E = \frac{500}{0.1} = 5000\,\text{V/m}$가 된다.

    단위를 cm에서 m로 반드시 환산해야 하며, 전위의 기울기는 전기장 세기와 크기가 같고 방향은 반대(기울기 방향)임을 기억한다.

    정답은 ④ 5000V/m.

    처음이라면

    평행판 사이의 전위의 기울기는 전기장의 세기와 같습니다. 공식은 E = V ÷ d (V: 전위차, d: 판 사이 거리)입니다.

    계산해 봅시다. 전위차 V = 500V이고 거리 d = 10cm입니다. 가장 조심할 것은 단위입니다. cm을 m로 바꿔야 합니다. 10cm = 0.1m이므로 E = 500 ÷ 0.1 = 5000V/m입니다. 답은 ④입니다.

    만약 10을 그대로 나누면 500÷10 = 50V/m이 되어 ②를 고르게 되는데, 이것은 단위를 바꾸지 않은 전형적인 함정입니다. 0.1로 나누면 수가 10배 커진다는 점(5000)을 기억하세요.

    이런 문제가 나오면 → cm가 나오면 반드시 m로 환산한 뒤 V÷d를 적용하라.

    한 걸음 더

    E = V/d = 500V ÷ 0.1m = 5000V/m → ④.

    ②(50V/m)는 10cm를 m 환산 없이 그대로 나눈 함정 선지이고 나머지는 자릿수 오답이다.

    이 유형은 단위 환산 함정이 핵심인 한 줄 공식 계산형이다.

    꿀팁: 'cm로 나누면 결과가 100배 커진다' — 500÷10=50에 ×100을 곱해 5000으로 검산하라.

12. 문항 12 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    진공의 유전율 ε0 의 크기[F/m]는 얼마인가?

    1. $8.855 \times 10^{-15}$
    2. $8.855 \times 10^{-12}$
    3. $8.855 \times 10^{-9}$
    4. $8.855 \times 10^{-6}$

    정답과 해설

    정답 2번

    진공의 유전율 ε0 = 8.855×10⁻¹² [F/m]은 통째로 암기해야 할 고정 상수다.

    풀이

    정답은 $8.855 \times 10^{-12}$[F/m]입니다.

    진공의 유전율 $\varepsilon_0$은 전기 관련 계산에서 자주 사용되는 상수로 $\varepsilon_0 = 8.855 \times 10^{-12}$F/m 입니다.

    암기팁: 진공의 투자율 $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}$H/m과 함께 세트로 암기해 두면 콘덴서·자기회로 계산 문제에 모두 활용할 수 있습니다.

    처음이라면

    유전율(ε, 퍼미티비티)은 전기력이 물질을 통하는 정도를 나타내는 값이며, 진공을 기준으로 한 값을 ε0(엡실론 제로)이라고 부릅니다.

    이 값은 실험으로 정해진 상수로 진공의 유전율 ε0 = 8.855 × 10⁻¹² [F/m]입니다. 콘덴서(축전기)의 정전용량 계산 등에 항상 쓰이므로 숫자까지 외워야 합니다.

    보기는 모두 8.855에 지수만 다르게 바꿔 놓은 함정이므로, 지수가 -12라는 것만 정확히 기억하면 고를 수 있습니다.

    이런 문제가 나오면 → '유전율은 10⁻¹², 투자율은 10⁻⁷'로 짝지어 외우세요.

    한 걸음 더

    진공의 유전율은 고정 상수 ε0 = 8.855×10⁻¹² F/m이다.

    나머지 선지는 같은 숫자에 지수만 바꾼 교란용이며 유도되는 값이 아니므로 상수 자체의 암기가 답이다.

    이 유형은 상수값 묻기로, 진공의 투자율 μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m과 세트로 출제된다.

    꿀팁: '유전율 12, 투자율 7(4π)' — 콘덴서·자기회로 상수 쌍으로 묶어 외운다.

    • 유전율
13. 문항 13 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    전기장의 세기 단위로 옳은 것은?

    1. H/m
    2. F/m
    3. AT/m
    4. V/m

    정답과 해설

    정답 4번

    전기장 세기는 E=V/d이므로 단위는 V/m이고, 자기장 세기는 AT/m으로 구분한다.

    풀이

    정답 근거: 전기장의 세기(E)는 단위 거리당 전위차(전압 강하)로 정의되므로 $E=\frac{V}{d}$의 관계에서 단위는 V/m(볼트 매 미터)가 된다.

    오답 소거: H/m은 투자율의 단위, F/m은 유전율의 단위, AT/m은 자기장의 세기(자계) 단위로 각각 전기장 세기와는 다른 물리량의 단위이다.

    핵심 개념: 전기장 세기=V/m, 자기장 세기=AT/m(또는 A/m), 유전율=F/m, 투자율=H/m.

    암기팁: '전기는 V, 자기는 AT'로 두 세기의 단위를 구분해서 암기.

    처음이라면

    전기장의 세기(E)는 '1m당 몇 V의 전위차가 있는가'로 정의됩니다. 비탈길 경사처럼 같은 거리에서 전압이 클수록 전기장이 세다고 생각하면 됩니다.

    공식은 E = V ÷ d(V: 전압, d: 거리)이므로 단위는 V ÷ m = V/m(볼트 매 미터)이 됩니다.

    나머지 단위는 전부 다른 물리량의 것입니다. H/m은 투자율(자기가 통하기 쉬운 정도), F/m은 유전율(전기를 저장하는 능력), AT/m은 자기장의 세기(자계)의 단위라 전기장 세기와는 관계없습니다.

    이런 문제가 나오면 → '전기 세기는 V/m, 자기 세기는 AT/m' 짝으로 바로 ④를 고르세요.

    한 걸음 더

    E = V/d이므로 전기장 세기의 단위는 V/m

    오답은 각각 다른 물리량 단위다: H/m(투자율), F/m(유전율), AT/m(자기장 세기).

    패턴: 단위 문제는 '전기장 V/m↔자기장 AT/m', '유전율 F/m↔투자율 H/m' 짝으로 출제된다.

    꿀팁: '전기는 V, 자기는 AT / 유전은 F, 자기는 H'로 짝지어 외운다.

14. 문항 14 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    $Q(\mathrm{C})$의 전기량이 도체를 이동하면서 한 일을 $W(\mathrm{J})$이라 했을 때 전위차 $V(\mathrm{V})$를 나타내는 관계식으로 옳은 것은?

    1. $V = QW$
    2. $V = \frac{Q}{W}$
    3. $V = \frac{W}{Q}$
    4. $V = \frac{1}{QW}$

    정답과 해설

    정답 3번

    전위차는 단위 전하가 이동하며 한 일이며 V=W/Q, 단위 J/C=V이다.

    풀이

    정답 근거: 전위차(전압) $V$는 단위 전하량이 이동하며 하는 일로 정의되며, $V=\frac{W}{Q}$이다(단위: J/C = V).

    오답 소거: $V=QW$는 곱셈으로 정의를 뒤집은 것, $V=WQ$도 마찬가지이며, $V=\frac{1}{QW}$는 역수 형태로 물리적 정의와 무관하다.

    핵심 공식: $V=\frac{W}{Q}$, 또는 $W=QV$로 변형해 일을 구할 수도 있다.

    암기팁: '전압=일 나누기 전하량'이라는 말 그대로를 공식화하면 헷갈리지 않는다(1V = 1J/1C).

    처음이라면

    전압(전위차)은 '전기적 언덕의 높이'처럼, 전하 1C가 이동하면서 하는 일이 얼마인지로 정의됩니다.

    즉 전기량 Q(C)가 도체를 이동하며 한 일이 W(J)라면, 전위차는 일을 전하량으로 나눈 V = W/Q입니다.

    단위로 확인해도 J/C = V가 되어 공식이 맞다는 것을 알 수 있습니다. 반대로 W = QV로 바꾸면 전하가 한 일을 구하는 데 쓰입니다.

    ①은 곱셈, ②·④는 나눗셈 방향이 틀린 형태로 모두 정의와 맞지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '전압 = 일 ÷ 전하량'을 문장 그대로 공식으로 쓰세요.

    한 걸음 더

    전위차는 단위 전하당 한 일로 정의되므로 V=W/Q[J/C=V].

    ①은 곱셈, ②는 역방향 분수, ④는 역수 형태로 정의 미스여서 소거된다.

    패턴: V=W/Q ↔ W=QV는 서로 변형돼 출제되니 양방향으로 익힌다.

    꿀팁: '1C가 1J의 일을 하면 1V' 숫자 예로 외우면 헷갈리지 않는다.

    • 전기량
    • 전위 (전위차)
15. 문항 15 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    $1\mathrm{eV}$는 몇 $\mathrm{J}$인가?

    1. 1
    2. 1.16×$10^{4}$
    3. 1×$10^{-10}$
    4. 1.602×$10^{-19}$

    정답과 해설

    정답 4번

    1eV는 전자(1.602×10⁻¹⁹C)가 1V를 이동할 때 하는 일, W=QV로 1.602×10⁻¹⁹J.

    풀이

    $1\mathrm{eV}$는 전자 1개의 전하량 $e = 1.602\times10^{-19}\mathrm{C}$이 $1\mathrm{V}$의 전위차를 이동할 때 하는 일의 양이다.

    W=QV이므로, 1eV=(1.602×$10^{-19}$C)×(1V)=1.602×$10^{-19}$J

    처음이라면

    eV(전자볼트)는 에너지의 단위로, 원자·전자처럼 아주 작은 세계의 에너지를 나타낼 때 씁니다. J(줄)보다 훨씬 작은 단위입니다.

    정의는 '전자 1개가 1V의 전위차를 이동할 때 하는 일'입니다. 전하를 Q, 전압을 V라 하면 일은 W = QV로 계산합니다.

    전자 1개의 전하량은 e = 1.602×10⁻¹⁹ C이므로 대입하면

    1 eV = (1.602×10⁻¹⁹ C) × (1 V) = 1.602×10⁻¹⁹ J이 됩니다.

    1.16×10⁴는 1eV를 온도로 환산한 값(약 1.16×10⁴ K) 등 다른 상수와 혼동한 것이고, 나머지 보기도 근거 없는 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → 'eV는 극히 작은 에너지'이므로 10⁻¹⁹처럼 음의 지수가 큰 보기를 고르세요.

    한 걸음 더

    W = QV에 전자 전하량 대입: 1 eV = 1.602×10⁻¹⁹ C × 1 V = 1.602×10⁻¹⁹ J.

    오답 소거: 1은 단위 무시, 1.16×10⁴는 eV의 온도 환산값(≈1.16×10⁴ K), 10⁻¹⁰은 근거 없는 값이다.

    이 유형 패턴: 단위 환산 문제는 정의식(W=QV)을 쓰면 한 줄에 끝난다.

    꿀팁: '전자볼트 = 전자전하 × 볼트' — 상수 1.602×10⁻¹⁹ 하나로 eV↔J 변환이 끝난다.

    • 전위 (전위차)
16. 문항 16 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    충전된 대전체를 대지(大地)에 연결하면 대전체는 어떻게 되는가?

    1. 방전한다.
    2. 반발한다.
    3. 충전이 계속된다.
    4. 반발과 흡인을 반복한다.

    정답과 해설

    정답 1번

    대전체를 대지에 접지하면 전하가 대지로 흘러 방전하고 전위가 같아진다.

    풀이

    정답 근거: 대전된 도체를 대지(접지)에 연결하면 전위차가 있는 한 전하가 대지로 흘러나가 이동하며(방전), 대전체와 대지의 전위가 같아지는 순간 전하 이동이 멈춘다.

    이 과정전체를 방전이라 한다.

    오답 소거: 반발한다·충전이 계속된다·반발과 흡인을 반복한다는 것은 접지가 전하를 없애는 방향으로 작용한다는 사실과 맞지 않는다.

    핵심 공식: 없음(정전기 현상 정성 설명).

    암기팁: '접지=전하를 대지로 흘려보내 없애는 것(방전)'이라는 기본 개념을 기억한다.

    처음이라면

    충전된 대전체는 +나 −의 전하를 많이 가지고 있어 대지(땅)와 전위차가 생긴 상태입니다.

    이것을 접지(대지에 연결)하면 전위차가 있는 동안 전하가 도선을 타고 대지로 흘러나갑니다. 전하가 빠져나가는 것을 '방전'이라 하며, 대전체와 대지의 전위가 같아지는 순간 전하 이동이 멈춥니다.

    따라서 방전한다.

    '충전이 계속된다' 등 나머지 선지는 접지가 전하를 없애는 방향으로 작용한다는 사실과 반대되므로 모두 틀렸습니다.

    이런 문제가 나오면 → '접지=전하를 대지로 흘려보내 방전'이라고 한 줄로 외우세요.

    한 걸음 더

    대전체와 대지 사이에 전위차가 있으면 전하가 대지로 이동해 방전되고, 전위가 같아지면 이동이 멈춘다.

    반발·충전 지속·반복은 접지의 중화 작용과 모순되어 모두 소거된다.

    접지·방전의 기본 개념을 묻는 정전기 정성 문제 패턴이다.

    꿀팁: '접지=전하를 대지로 보내 없앤다(방전)'로 정리한다.

    • 대전
17. 문항 17 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    $2,[\text{C}]$의 전기량이 이동을 하여 $10,[\text{J}]$의 일을 하였다면 두 점 사이의 전위차는 몇 $[\text{V}]$인가?

    1. 0.2[V]
    2. 0.5[V]
    3. 5[V]
    4. 20[V]

    정답과 해설

    정답 3번

    전압은 전기량 1C가 이동할 때 한 일이므로 V=W/Q=10/2=5[V]이다.

    풀이

    정답 근거: 전위차(전압)는 일과 전기량의 관계식 $W=QV$를 전압에 대해 정리하여 $V=\frac{W}{Q}=\frac{10}{2}=5\text{V}$로 구할 수 있다.

    오답 소거: 0.2V는 분자와 분모(전기량과 일)를 뒤바꾸어 계산한 값이고, 0.5V·20V는 자릿수를 잘못 계산하거나 다른 값을 대입한 오류에서 나온 값이다.

    핵심 공식: $W=QV$, $V=\frac{W}{Q}$(단위: J, C, V).

    암기팁: '전위차=일 나누기 전기량'으로 $W=QV$ 공식을 전압에 대해 정리하는 방식을 기본으로 암기한다.

    처음이라면

    전압(전위차)은 “전기량 1C가 두 점 사이를 이동할 때 해야 하는 일의 크기”로 정의됩니다. 즉 전압이 클수록 같은 전하가 더 많은 일을 합니다.

    관계식은 W = QV이고, 전압을 구하려면 V = W/Q로 정리합니다.

    W = 10[J], Q = 2[C]를 대입하면 V = 10/2 = 5[V]입니다.

    ① 0.2[V]는 Q/W = 2/10처럼 분자·분모를 뒤바꿔 계산한 대표적 오답이니 주의하세요. 나머지 선지도 J = C×V 단위 관계를 떠올리면 모두 탈락합니다.

    이런 문제가 나오면 → “V = 일(W) ÷ 전기량(Q)”로 J를 C로 나누면 V가 나온다.

    한 걸음 더

    W = QV → V = W/Q = 10/2 = 5[V]

    ① 0.2[V]는 W와 Q를 뒤집은 계산, 나머지는 자릿수·대입 오류이다.

    J, C, V 세 단위가 등장하면 정의식 W = QV 하나로 처리되는 단순 계산형이다.

    꿀팁: “줄 = 쿨롱 × 볼트(J = C·V)” — 단위 관계만 기억하면 공식이 저절로 나온다.

    • 전기량
    • 전위 (전위차)
18. 문항 18 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    등전위면은 전기력선과 어떤 관계가 있는가?

    1. 평행한다.
    2. 직각으로 교차한다.
    3. 주기적으로 교차한다.
    4. sin30∘의 각으로 교차한다.

    정답과 해설

    정답 2번

    등전위면 위에서는 전위가 변하지 않으므로 전기력선(전기장)은 항상 등전위면과 직각(수직)으로 교차한다.

    풀이

    정답은 '직각으로 교차한다'이다.

    등전위면은 전위(전기 퍼텐셜)가 동일한 점들을 이은 면이며, 전기력선은 전위가 가장 급격히 감소하는 방향, 즉 전위 기울기(전기장) 방향을 나타낸다.

    등전위면 위에서는 전위 변화가 없으므로 전기력선의 방향과 등전위면은 항상 수직(직각)으로 만나며, 이는 전기장이 등전위면에 대해 접선 성분을 갖지 않기 때문이다.

    평행하거나 특정 각도로 교차한다는 보기는 전기장의 정의(등전위면에 수직)와 모순된다.

    암기 팁: 지도의 등고선(등고선=등전위면, 물이 흐르는 방향=전기력선)을 떠올리면, 물은 등고선과 항상 직각으로 흐른다는 사실과 같은 원리다.

    처음이라면

    등전위면(전위가 같은 점들을 이어 만든 면)은 지도의 등고선과 비슷합니다. 등고선을 따라 걸으면 높이가 변하지 않듯, 등전위면 위를 따라 이동하면 전위가 전혀 변하지 않습니다.

    전기력선은 전기장, 즉 전위가 가장 급격히 변하는 방향을 가리킵니다. 만약 전기력선이 등전위면을 따라 눕는 성분을 갖는다면 그 방향으로 전위가 변해야 하는데, 그러면 '등전위면'이라는 정의와 모순됩니다. 따라서 전기력선은 등전위면을 반드시 직각(수직)으로 뚫고 지나갑니다.

    ①(평행)이나 ③④(특정 각도 교차)를 택하면 전기장이 등전위면 위에서 전위를 바꾼다는 뜻이 되어 물리적으로 성립하지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '등고선(등전위면)과 물이 흐르는 방향(전기력선)은 항상 직각'을 떠올려 수직 교차를 고르세요.

    한 걸음 더

    등전위면은 전위가 일정한 면이고 전기력선은 전위 기울기(전기장) 방향이므로, 전기장의 접선 성분이 0이어야만 해서 둘은 항상 수직으로 교차한다.

    평행(①)이나 주기적·특정 각도 교차(③④)는 전기장이 등전위면을 따라 전위를 바꾼다는 뜻이라 정의와 모순된다.

    이 유형은 '등전위면 ↔ 전기력선 수직'이라는 단일 개념이 그대로 출제되는 패턴이다.

    꿀팁: 등고선 위에선 높이가, 등전위면 위에선 전위가 안 변한다 — 그래서 흐름(전기력선)은 항상 직각.

    • 전기력선
19. 문항 19 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    $2[\text{C}]$의 전기량이 2점간을 이동하여 $12[\text{J}]$의 일을 했을 때 2점간의 전위차 $[\text{V}]$는?

    1. 6
    2. 12
    3. 24
    4. 144

    정답과 해설

    정답 1번

    전위차는 전기량당 한 일이므로 V=W/Q=12/2=6[V]이다.

    풀이

    정답 근거: 전위차(전압) V는 전기량 Q를 이동시키며 한 일 W를 전기량으로 나눈 값이다.

    $V=\frac{W}{Q}=\frac{12[\text{J}]}{2[\text{C}]}=6[\text{V}]$이다.

    오답 소거: 12·24·144[V]는 나눗셈 대신 곱셈을 하거나 다른 값끼리 잘못 조합해 계산한 값이다.

    핵심 공식: $V=\frac{W}{Q}$, $W=QV$ (일=전하량×전위차).

    암기팁: '전위차=일을 전하로 나눈 몫'이라는 정의를 그대로 암기하면 헷갈리지 않는다.

    처음이라면

    전압(전위차)의 정의를 이용하는 문제입니다. 전압이란 '1C(쿨롱)의 전하를 두 점 사이에 이동시킬 때 해주는 일'의 크기입니다. 즉, 한 일을 전기량으로 나누면 전압이 됩니다.

    공식은 V = W/Q입니다. W = 12J, Q = 2C를 대입하면 V = 12/2 = 6V입니다.

    반대로 곱셈을 하면 일이 되는데(W = QV = 2×12 = 24J), ③ 24는 이렇게 나누지 않고 곱해버린 실수 값입니다. ② 12는 일의 수치를 그대로 쓴 것이고, ④ 144은 엉뚱한 조합의 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → 단위가 [J]/[C]=[V]임을 떠올려 '일÷전하'로 계산하면 무조건 맞다.

    한 걸음 더

    V=W/Q=12/2=6V.

    ③ 24는 QV처럼 곱해버린 값, 나머지는 엉뚱한 조합으로 소거.

    전위차 문제는 정의식 V=W/Q 대입만으로 끝나는 1단계 계산 패턴이다.

    꿀팁: [J]/[C]=[V] 단위 관계로 나눌지 곱할지를 확인하면 실수가 없다.

    • 전기량
    • 전위 (전위차)
20. 문항 20 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    전기력선의 성질 중 옳지 않은 것은?

    1. 음전하에서 출발하여 양전하에서 끝나는 선을 전기력선이라 한다.
    2. 전기력선의 접선 방향은 그 접점에서의 전기장의 방향이다.
    3. 전기력선의 밀도는 전기장의 크기를 나타낸다.
    4. 전기력선은 서로 교차하지 않는다.

    정답과 해설

    정답 1번

    전기력선은 양전하(+)에서 출발해 음전하(-)에서 끝나며 서로 교차하지 않는다.

    풀이

    정답 근거: 전기력선은 양전하(+)에서 출발하여 음전하(-)에서 끝나는 가상의 선으로 정의되며, '음전하에서 출발하여 양전하에서 끝난다'는 설명은 방향이 반대로 되어 틀린 내용이다.

    오답 소거: 접선 방향이 전기장 방향인 것, 밀도가 전기장 크기를 나타내는 것, 서로 교차하지 않는 것은 모두 전기력선의 옳은 성질이다.

    핵심 개념: 전기력선 방향 = +전하에서 -전하로(전기장과 같은 방향).

    암기팁: '전기력선은 (+)에서 시작해 (-)에서 끝난다'로 방향을 고정 암기.

    처음이라면

    전기력선(전기장을 눈에 보이게 한 가상의 선)은 항상 양전하(+)에서 출발하여 음전하(-)에서 끝납니다. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯 전기력선도 (+)에서 (-)로 향한다고 기억하면 됩니다.

    이 문제는 '옳지 않은 것'을 고르는 문제입니다. ①은 '음전하에서 출발하여 양전하에서 끝난다'고 했는데, 이는 방향이 정확히 반대로 뒤집힌 설명이므로 옳지 않습니다.

    나머지는 모두 올바른 성질입니다. 전기력선 위의 한 점에서 그은 접선 방향이 그 점의 전기장 방향이고(②), 선이 촘촘할수록(밀도가 높을수록) 전기장이 강하며(③), 두 선이 교차하면 한 점에 전기장 방향이 둘 생겨 모순이므로 교차하지 않습니다(④).

    이런 문제가 나오면 → '(+)에서 나와 (-)로 들어간다'를 먼저 확인해 방향이 뒤바뀐 선지를 골라야 합니다.

    한 걸음 더

    전기력선은 (+)전하에서 출발해 (-)전하로 끝나는 가상의 선이며, ①은 출발점과 끝점이 뒤바뀐 옳지 않은 설명이다. 접선=전기장 방향, 밀도=전기장의 세기, 교차 불가는 모두 옳은 성질이라 나머지는 소거된다.

    이 유형은 방향을 반전시켜 오답을 만드는 패턴이다.

    꿀팁: '+에서 나가 -로 들어감' 한 줄 암기로 방향 문제를 즉시 잡는다.

    • 전기력선
21. 문항 21 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    평행판 전극에 일정전압을 가하면서 극판의 간격을 2배로 하면 내부 전기장의 세기는 어떻게 되는가?

    1. 4배로 커진다.
    2. $\frac{1}{2}$배로 작아진다.
    3. 2배로 커진다.
    4. $\frac{1}{4}$배로 작아진다.

    정답과 해설

    정답 2번

    전기장 세기는 E=V/d로 간격에 반비례하므로, 전압 일정 시 간격 2배면 전기장은 1/2배로 작아진다.

    풀이

    정답 근거: 평행판 전극 사이의 전기장 세기는 $E=\frac{V}{d}$이다.

    전압 $V$가 일정한 상태에서 간격 $d$를 2배로 늘리면 $E'=\frac{V}{2d}=\frac{1}{2}\times\frac{V}{d}=\frac{1}{2}E$가 되어 전기장은 절반으로 작아진다.

    오답 소거: 4배·2배로 커진다는 것은 반비례 관계를 정비례로 착각한 것이고, $\frac{1}{4}$배는 제곱으로 착각한 값이다.

    핵심 공식: $E=\frac{V}{d}$ (전기장 세기는 간격에 반비례).

    암기팁: '전기장=전압÷거리'이므로 거리가 늘면 전기장은 그만큼 줄어든다(반비례)는 것을 기억한다.

    처음이라면

    평행판 전극 사이의 전기장 세기는 전압을 거리로 나눈 값, 즉 E=V/d로 구합니다. 같은 양의 잼을 빵 위에 넓게 펴면 얇아지듯이, 전압이 일정하면 판 사이가 넓어질수록 전기장은 약해집니다.

    문제에서는 전압 V를 일정하게 유지한 채 간격 d를 2배로 늘렸으므로 E'=V/(2d)=(1/2)E, 즉 전기장은 절반으로 작아집니다.

    ①③은 거리가 커지면 전기장도 커진다고 본 것으로 반비례를 정비례로 착각한 경우이고, ④의 1/4배는 2배를 제곱해 버린 잘못된 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → '전기장=전압÷거리' 공식부터 쓰고, 고정된 변수(전압)와 변하는 변수(거리)를 먼저 구분하세요.

    한 걸음 더

    E=V/d에서 V 일정, d→2d이면 E'=V/2d=E/2로 전기장은 절반이 된다.

    ①③은 반비례를 정비례로 착각한 값이고, ④는 제곱 착각으로 1/4을 만든 오답이다.

    이 유형은 '전압 고정 + 거리 변화' 조합이 거의 전부이며, 축전기 문제(C=εA/d)와 함께 출제된다.

    꿀팁: '전압 나누기 거리' — 분모(거리)가 커지면 값은 작아진다고 반비례로 즉시 판단.

22. 문항 22 전기이론 · 자기의 성질과 전류에 의한 자기장

    진공 속에서 $1[\text{m}]$의 거리를 두고 $10^{-4}[\text{Wb}]$와 $10^{-4}[\text{Wb}]$의 자극이 놓여 있다면 그 사이에 작용하는 힘 $[\text{N}]$은?

    1. $4\pi\times10^{-5}$
    2. $10^{-4}$
    3. $6.33\times10^{-5}$
    4. $6.33\times10^{-4}$

    정답과 해설

    정답 4번

    자극 간 힘은 F=6.33×10⁴×m₁m₂/r²이며, 진공 자기 쿨롱 상수 6.33×10⁴를 암기해 대입한다.

    풀이

    정답 근거: 자극 간 쿨롱의 법칙 $F=6.33\times10^{4}\times\frac{m_1m_2}{r^2}$에서 $F=6.33\times10^{4}\times\frac{10^{-4}\times10^{-4}}{1^2}=6.33\times10^{-4}[\text{N}]$이다.

    오답 소거: 나머지는 지수 계산을 잘못한 값이다.

    핵심 공식: $F=\frac{m_1m_2}{4\pi\mu_0r^2}=6.33\times10^{4}\frac{m_1m_2}{r^2}[\text{N}]$. 암기팁: '자기 쿨롱 상수는 6.33×$10^{4}$'.

    처음이라면

    자기 쿨롱의 법칙: 두 자극 사이의 힘은 자극 강도의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다. 진공 중 공식은 F = 6.33×10⁴ × (m₁m₂/r²) [N]이며, 6.33×10⁴는 진공의 자기 쿨롱 상수로 반드시 암기해야 합니다.

    값을 대입하면 m₁=10⁻⁴, m₂=10⁻⁴, r=1[m]이므로 F = 6.33×10⁴ × (10⁻⁴×10⁻⁴)/1² = 6.33×10⁴ × 10⁻⁸ = 6.33×10⁻⁴ [N]입니다. 지수 계산 10⁴×10⁻⁸=10⁻⁴가 핵심입니다.

    ① 4π×10⁻⁵는 상수를 μ₀=4π×10⁻⁷ 형태로 착각한 값이고, ③ 6.33×10⁻⁵는 지수를 한 칸 실수한 함정 값입니다. 나머지도 같은 원리로 계산 오류 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → 공식에 값을 먼저 대입하고 지수만 따로 더해(4-8=-4) 실수를 줄이세요.

    한 걸음 더

    F = 6.33×10⁴ × m₁m₂/r² = 6.33×10⁴ × (10⁻⁴×10⁻⁴)/1² = 6.33×10⁻⁴ N → ④.

    나머지 선지는 자기 쿨롱 상수나 지수 계산을 잘못 쓴 함정 값이다.

    이 유형은 자기 쿨롱 법칙의 수치 대입이 거의 전부라 상수 암기가 관건이다.

    꿀팁: '자기 쿨롱 상수 = 6.33×10⁴'만 외우면 지수는 덧셈으로 끝낸다.

23. 문항 23 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    전기장 중에 단위 전하를 놓았을 때 그것이 작용하는 힘은 어느 값과 같은가?

    1. 전장의 세기
    2. 전하
    3. 전위
    4. 전위차

    정답과 해설

    정답 1번

    전장의 세기 E = F/q — 전기장 속 단위 전하(+1C)에 작용하는 힘이 곧 전계강도이다.

    풀이

    정답 근거: 전기장(전계)의 세기 E는 전기장 내에 놓인 단위 양전하(+1C)에 작용하는 힘의 크기로 정의된다.

    $E=\frac{F}{q}$. 오답 소거: 전하는 힘의 원인이 되는 물리량 자체(단위 C), 전위는 단위 전하가 갖는 위치에너지(단위 V), 전위차는 두 점 사이 전위의 차이로 각각 힘(F)과 직접적인 정의 관계가 아니다.

    핵심 공식: $E=\frac{F}{q}$ (단위 전하당 작용하는 힘) = 전장의 세기.

    암기팁: '전장의 세기 = 단위전하가 느끼는 힘'이라는 정의 문장을 그대로 암기한다.

    처음이라면

    전기장(전계)이란 전하 주위에 생겨서 다른 전하를 밀거나 당기는, 보이지 않는 공간입니다. 이 힘의 세기를 숫자로 정의한 것이 '전장의 세기(전계강도)'입니다.

    정의가 곧 핵심입니다. 전기장 속에 단위 전하(+1C)를 놓았을 때 그 전하가 받는 힘의 크기가 바로 전장의 세기이며, 공식은 E = F/q [V/m]입니다. q = 1이면 E = F이므로 '단위 전하에 작용하는 힘 = 전장의 세기'가 그대로 성립합니다.

    보기에서 전하는 힘의 원인이 되는 물리량 자체(단위 C)이고, 전위는 단위 전하가 갖는 위치에너지(V), 전위차는 두 점 사이 전위의 차이로, 어느 것도 '힘'을 직접 뜻하지 않습니다. 따라서 정답은 전장의 세기입니다.

    이런 문제가 나오면 → '전장의 세기 = 단위 전하가 느끼는 힘(E=F/q)'이라는 정의 문장을 통째로 암기하세요.

    한 걸음 더

    전장의 세기의 정의가 E = F/q, 즉 단위 전하(+1C)에 작용하는 힘이 곧 전계강도.

    오답 소거: 전하는 힘의 원인(C), 전위는 단위 전하의 위치에너지(V), 전위차는 두 점 간 전위의 차로 모두 힘(F)과는 다른 정의다.

    이 유형은 '전기량 정의 일치' 패턴으로, 문제 문장이 곧 정의 문장인 경우가 대부분이다.

    꿀팁: E=F/q에 q=1을 넣으면 'E=힘' — 정의 문장 자체가 답이 된다.

24. 문항 24 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    가우스의 정리는 다음 무엇을 구하는 데 사용하는가?

    1. 전속세기
    2. 자위
    3. 전장의 세기
    4. 전위

    정답과 해설

    정답 3번

    가우스의 정리는 폐곡면을 통과하는 전속으로부터 전장의 세기를 구하는 도구이다.

    풀이

    정답 근거: 가우스의 정리는 폐곡면을 통과하는 전기력선의 총수(전속)를 이용해 전장의 세기를 구하는 데 사용되는 정리이다($\oint E\,dS=\frac{Q}{\varepsilon_0}$).

    오답 소거: 전속세기·자위·전위는 가우스 정리의 직접적인 산출 대상이 아니다.

    핵심 공식: $E=\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 r^2}$ (가우스 정리로 유도).

    암기팁: '가우스=전장의 세기를 구하는 도구'로 목적을 명확히 암기한다.

    처음이라면

    가우스의 정리는 '닫힌 곡면(폐곡면)을 빠져나가는 전기력선의 총수, 즉 전속은 그 안의 전하량 Q를 ε₀으로 나눈 값과 같다'는 정리입니다. 식으로는 ∮EdS = Q/ε₀로 씁니다.

    이 정리를 이용하면 복잡한 계산 없이 대칭적인 전하 배치에서 '전장의 세기(전기장의 세기)'를 쉽게 구할 수 있습니다. 점전하 주위의 E = Q/(4πε₀r²) 공식도 가우스 정리로 유도됩니다.

    전속세기나 전위는 이 정리의 직접적인 목적이 아니고, 자위는 자기회로 쪽 개념이라 전기 분야와 거리가 멉니다.

    이런 문제가 나오면 → '가우스 = 전장의 세기를 구하는 도구'로 목적을 통째로 암기하세요.

    한 걸음 더

    가우스 정리 ∮EdS = Q/ε₀는 폐곡면 통과 전속과 내부 전하를 연결해 대칭 전하계의 전장의 세기를 구하는 도구다(③).

    전속세기·자위·전위는 직접적인 산출 대상이 아니다.

    패턴: '가우스로 무엇을 구하는가' 유형은 전장의 세기로 고정 출제된다.

    꿀팁: '가우스는 E를 찾는 도구'로 한 줄 연상하라.

25. 문항 25 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    진공 중에서 비유전율 εr의 값은?

    1. 1
    2. $6.33 \times 10^{4}$
    3. $8.855 \times 10^{-12}$
    4. $9 \times 10^{9}$

    정답과 해설

    정답 1번

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

    풀이

    비유전율 $\varepsilon_r$은 어떤 매질의 유전율 $\varepsilon$을 진공의 유전율 $\varepsilon_0$로 나눈 비율(상대값)이다.

    $$\varepsilon_r = \frac{\varepsilon}{\varepsilon_0}$$

    진공 자체의 유전율은 $\varepsilon_0$이므로, 진공의 비유전율은

    $$\varepsilon_r = \frac{\varepsilon_0}{\varepsilon_0} = 1$$

    오답 소거: $8.855\times10^{-12}$은 진공의 유전율 $\varepsilon_0$ 자체의 값(단위 F/m)이며, $9\times10^9$는 쿨롱상수 $k=1/4\pi\varepsilon_0$이다.

    비유전율은 무차원수임을 기억할 것.

    처음이라면

    비유전율(상대유전율) εr은 물질의 유전율 ε을 진공의 유전율 ε₀으로 나눈 '비율'입니다. 진공 대비 몇 배인지를 나타내므로 단위가 없는 무차원 수입니다.

    진공 자체를 대입하면 εr = ε₀/ε₀ = 1이 됩니다. 비교의 '기준'이 진공이므로 진공의 비유전율은 당연히 1입니다.

    오답을 보면 ③ 8.855×10⁻¹²는 진공의 유전율 ε₀ 값 자체(단위 F/m)이고, ④ 9×10⁹는 쿨롱상수 k입니다. 값이 익숙해서 함정으로 출제되지만 '비유전율'이 아니며, ②도 같은 원리로 무관한 수치입니다.

    이런 문제가 나오면 → '비'가 붙으면 무차원 비율, 기준인 진공은 항상 1입니다.

    한 걸음 더

    εr = ε/ε₀ 정의에서 진공은 ε₀/ε₀ = 1

    ③ 8.855×10⁻¹²[F/m]는 진공 유전율 ε₀ 자체, ④ 9×10⁹는 쿨롱상수로 비유전율(무차원)과 혼동시킨 오답이라 소거.

    패턴: 관련 상숫값을 보기에 섞어 '비율 개념'을 확인하는 유형.

    꿀팁: '비'유전율·'비'투자율은 무차원, 기준 매질(진공)은 1.

    • 유전율
26. 문항 26 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    유전율 $\varepsilon$의 유전체 내에 있는 전하 $Q$[C]에서 나오는 전기력선수는 얼마인가?

    1. Q
    2. Q/Ɛ0
    3. Q2/Ɛ
    4. Q/Ɛ

    정답과 해설

    정답 4번

    가우스 법칙에 의해 유전체(ε) 내 전하 Q에서 나오는 전기력선수는 Q/ε이다.

    풀이

    가우스의 법칙에 의해 유전체 내부의 전하 $Q$에서 나오는 전기력선의 총 수는 $N = \frac{Q}{\varepsilon}$ 이다(단, $\varepsilon$은 그 매질의 절대 유전율).

    진공 중이면 $\varepsilon_0$를 사용하지만, 문제는 유전율이 $\varepsilon$인 유전체 내부이므로 $Q/\varepsilon_0$(②)가 아닌 $Q/\varepsilon$(④)를 써야 한다.

    전속선수는 매질에 무관하게 항상 $Q$개이므로 ①과 혼동하지 않도록 주의한다.

    처음이라면

    전기력선(전기장의 흐름을 나타내는 선)의 총 개수 규칙은 가우스의 법칙이 정해줍니다. 유전체(절연 물질) 속에 전하 Q가 있으면 그 전하에서 나오는 전기력선의 총 수 N은 매질의 절대 유전율 ε으로 나눈 값, N = Q/ε이 됩니다.

    ε이 클수록 같은 전하에서 나오는 전기력선 수가 줄어든다는 뜻입니다. 진공이라면 ε 대신 진공 유전율 ε₀를 쓰지만, 이 문제는 유전율 ε인 유전체 내부이므로 Q/ε을 택해야 합니다. ② Q/ε₀는 진공용이라 어긋납니다.

    주의할 점은 '전속(전기 통과량)선수는 매질에 무관하게 항상 Q개'라는 별개 개념입니다. ① Q는 전기력선수가 아니라 전속선수에 해당하므로 혼동하지 마세요.

    이런 문제가 나오면 → '전기력선수 = Q/ε(진공이면 Q/ε₀), 전속선수 = Q'로 구분해 답하세요.

    한 걸음 더

    가우스 법칙에 의해 유전체(ε) 내 전하 Q의 전기력선수는 N=Q/ε → ④.

    진공용인 Q/ε₀(②)과 혼동하기 쉽고, 전속선수 Q(①)와도 구별해야 한다.

    전기력선수 문제는 매질이 진공(ε₀)인지 유전체(ε)인지만 확인하면 풀리는 패턴이다.

    꿀팁: '전기력선은 ε으로 나누고, 전속선은 안 나눈다(Q)' — 매질 키워드부터 체크하라.

    • 가우스의 법칙
    • 유전율
27. 문항 27 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    다음 중 전속밀도의 단위를 나타낸 것은?

    1. $C/m^2$
    2. $A/m$
    3. $Wb/m^2$
    4. $V/m$

    정답과 해설

    정답 1번

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

    풀이

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

    풀이

    전속밀도는 전속을 그 전속이 수직으로 지나는 넓이로 나눈 값이다.

    전속은 전하량과 같은 양이므로 단위가 쿨롱이다. 이를 넓이 $\mathrm{m^2}$로 나누면 전속밀도의 단위가 정해진다.

    $D=\dfrac{Q}{S}\,[\mathrm{C/m^2}]$

    나머지 보기

    · $A/m$ — 자기장의 세기(자계)의 단위이다.

    · $Wb/m^2$ — 자속밀도의 단위로 자속을 넓이로 나눈 값이다.

    · $V/m$ — 전기장의 세기(전계)의 단위이다.

    헷갈리는 점

    전속밀도와 자속밀도는 이름이 비슷하지만 전속밀도는 전하(쿨롱), 자속밀도는 자속(웨버)을 넓이로 나눈 값이다. 전계 $V/m$와도 $D=\varepsilon E$로 이어지는 별개의 양이다.

    한 걸음 더

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

    $D=\dfrac{Q}{S}\,[\mathrm{C/m^2}]$, $D=\varepsilon E$

    전속밀도와 자속밀도는 이름이 비슷하지만 전속밀도는 전하(쿨롱), 자속밀도는 자속(웨버)을 넓이로 나눈 값이다.

28. 문항 28 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    진공의 유전율 $\epsilon_0$[F/m]는?

    1. $6.33\times10^4$
    2. $8.85\times10^{-12}$
    3. $4\pi\times10^{-7}$
    4. $9\times10^9$

    정답과 해설

    정답 2번

    진공의 유전율 $\epsilon_0$는 $8.85\times10^{-12}\,\mathrm{F/m}$로, 쿨롱 상수 $9\times10^9$에서 거꾸로 구해지는 값이다.

    풀이

    진공의 유전율 $\epsilon_0$는 $8.85\times10^{-12}\,\mathrm{F/m}$로, 쿨롱 상수 $9\times10^9$에서 거꾸로 구해지는 값이다.

    풀이

    두 점전하 사이의 정전력은 $F=\dfrac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon r^2}$로 나타낸다.

    진공에서는 이 식을 $F=9\times10^9\times\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}$로 쓴다.

    두 식을 맞대면 $\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}=9\times10^9$이 된다.

    이를 $\epsilon_0$에 대해 풀면 다음과 같다.

    $\epsilon_0=\dfrac{1}{4\pi\times9\times10^9}$

    $\epsilon_0\approx8.85\times10^{-12}\,\mathrm{F/m}$

    이 값은 보기의 $8.85\times10^{-12}$와 맞는다.

    나머지 보기

    · $9\times10^9$ — 진공 중 쿨롱 법칙의 비례상수 $\frac{1}{4\pi\epsilon_0}$이다.

    · $4\pi\times10^{-7}$ — 진공의 투자율 $\mu_0$ 값이다.

    · $6.33\times10^4$ — 자극 사이 쿨롱 법칙의 상수 $\frac{1}{4\pi\mu_0}$이다.

    헷갈리는 점

    유전율·투자율과 두 쿨롱 상수가 한 문항에 함께 나온다. 유전율은 전하, 투자율은 자극 쪽 값으로 나누어 둔다.

    한 걸음 더

    진공의 유전율 $\epsilon_0$는 $8.85\times10^{-12}\,\mathrm{F/m}$로, 쿨롱 상수 $9\times10^9$에서 거꾸로 구해지는 값이다.

29. 문항 29 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    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

    정답 1번

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

    풀이

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

    풀이

    전계의 세기는 단위 전하 1C에 작용하는 힘으로 정의된다.

    $E=\dfrac{F}{Q}$

    전하에 작용하는 힘이 전하량에 비례하므로 힘을 전하량으로 나누면 전계의 세기가 나온다.

    $E=\dfrac{100\,\mathrm{N}}{1\,\mathrm{C}}=100\,\mathrm{N/C}$

    $1\,\mathrm{N/C}=1\,\mathrm{V/m}$이므로 전계의 세기는 $100\,\mathrm{V/m}$이다.

    나머지 보기

    · 50V/m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    · 200V/m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    · 300V/m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    전계의 세기는 힘을 전하량으로 나눈 값이다. 전하량이 1C이면 숫자가 힘과 같아 보여도 단위는 N이 아니라 V/m로 쓴다.

    한 걸음 더

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

    $E=\dfrac{F}{Q}$ [V/m], 1C에 작용하는 힘 1N = 1V/m

    전계의 세기는 힘을 전하량으로 나눈 값이다.

30. 문항 30 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    $2\times10^{-6}$C의 점전하로부터 100cm 떨어진 곳의 전계의 세기는 몇 V/m인가?

    1. 15,000
    2. 18,000
    3. 25,000
    4. 28,000

    정답과 해설

    정답 2번

    점전하의 전계는 $9\times10^9$에 전하량을 곱하고 거리의 제곱으로 나눈 값이라 18,000V/m이다.

    풀이

    점전하의 전계는 $9\times10^9$에 전하량을 곱하고 거리의 제곱으로 나눈 값이라 18,000V/m이다.

    풀이

    $E=9\times10^9\times\dfrac{Q}{r^2}\,[\mathrm{V/m}]$

    전계의 세기는 그 점에 놓인 1C의 전하가 받는 힘이다. 쿨롱의 법칙에서 한쪽 전하를 1C로 두면 이 식이 된다.

    거리는 m 단위로 바꿔 넣는다.

    $r=100\,\mathrm{cm}=1\,\mathrm{m}$

    $9\times10^9\times2\times10^{-6}=18\times10^{3}$

    $E=\dfrac{18\times10^{3}}{1^2}=18000\,\mathrm{V/m}$

    나머지 보기

    · 15,000V/m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    · 25,000V/m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    · 28,000V/m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    거리를 cm 값 그대로 100으로 넣으면 1.8V/m가 된다. 거리는 m로 바꾼 뒤 제곱한다.

    한 걸음 더

    점전하의 전계는 $9\times10^9$에 전하량을 곱하고 거리의 제곱으로 나눈 값이라 18,000V/m이다.

    $E=9\times10^9\times\dfrac{Q}{r^2}\,[\mathrm{V/m}]$, 거리는 m로 바꿔 제곱한다.

    거리를 cm 값 그대로 100으로 넣으면 1.8V/m가 된다.

나머지 9문항은 모의고사에서 풀 수 있다.