정전기의 성질 및 특수현상

공개 문항 16개

1. 문항 1 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   정전 흡인력에 대한 설명 중 옳은 것은?

   1. 정전 흡인력은 전압의 제곱에 비례한다.
   2. 정전 흡인력은 극판 간격에 비례한다.
   3. 정전 흡인력은 극판 면적의 제곱에 비례한다.
   4. 정전 흡인력은 쿨롱의 법칙으로 직접 계산한다.

   정답과 해설

   정답 1번

   정전 흡인력은 $F = \frac{\varepsilon S V^2}{2d^2}$로 전압의 제곱에 비례한다.

   풀이

   평행판 콘덴서의 정전 흡인력은 F = εSV²/(2d²)이다.

   이 식에서 전압의 제곱(V²)에 비례함을 알 수 있다.

   오답 소거: ② 극판 간격(d)의 제곱에 반비례(비례가 아님), ③ 극판 면적(S)에 1차 비례(제곱 아님), ④ 쿨롱 법칙은 점전하 사이의 힘이라 별개 공식.

   ※ 가답안 ④에서 확정답안 ①으로 정정된 이력 있음.

   처음이라면

   냉장고에 붙은 자석이 철판에 빨려 붙듯이, 서로 마주 본 두 금속판(극판)에 전압을 걸면 두 판이 서로 잡아당기는 힘이 생겨요. 이게 정전 흡인력(전기로 서로 끌어당기는 힘)입니다.

   이 힘의 크기를 나타내는 공식이 있어요.

   말로 풀면: "힘은 극판 면적 곱하기 전압의 제곱에 비례하고, 간격의 제곱에 반비례한다"입니다.

   $F = \frac{\varepsilon S V^2}{2d^2}$

   여기서 $V$가 전압인데 $V^2$, 즉 전압의 제곱으로 들어가 있죠.

   그래서 "전압의 제곱에 비례한다"는 ①이 맞습니다.

   ② 틀린 이유: 간격 $d$는 아래 분모(나누는 자리)에 $d^2$으로 있어서 반비례예요. 간격이 좁을수록 힘이 세져요.

   ③ 틀린 이유: 면적 $S$는 그냥 1번 곱해지는 것(1차 비례)이지 제곱이 아니에요.

   ④ 틀린 이유: 쿨롱 법칙은 점 하나 같은 점전하 사이의 힘 공식이라 이 경우와 달라요.

   이런 문제가 나오면 → 평행판 콘덴서 흡인력 공식을 떠올리고, $V^2$은 비례 / $d^2$은 반비례만 구분하면 돼요.

   한 걸음 더

   정전 흡인력 공식: $F = \frac{\varepsilon S V^2}{2d^2}$

   • 전압 $V$가 제곱
   • 간격 $d$는 제곱에 반비례 → ② 오답
   • 면적 $S$는 1차 비례 → ③ 오답
   • 쿨롱 법칙은 점전하 간 힘($F = \frac{Q_1 Q_2}{4\pi\varepsilon r^2}$)으로 별개 → ④ 오답

   이 유형 패턴: 공식에서 각 변수의 지수(제곱 여부)와 분수 위치(비례/반비례)만 확인하면 순식간에 풀린다.

   꿀팁: 이 문제는 가답안 ④→① 정정 이력이 있으니 공식 암기가 필수. "$V^2$ 비례, $d^2$ 반비례"만 외워두자.

2. 문항 2 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   +Q1(C)과 -Q2(C)의 전하가 진공 중에서 r(m)의 거리에 있을 때 이들 사이에 작용하는 정전기력 F(N)는?

   1. $F = 9 \times 10^{-7} \times \frac{Q_1 Q_2}{r^2}$
   2. $F = 9 \times 10^{-9} \times \frac{Q_1 Q_2}{r^2}$
   3. $F = 9 \times 10^{9} \times \frac{Q_1 Q_2}{r^2}$
   4. $F = 9 \times 10^{10} \times \frac{Q_1 Q_2}{r^2}$

   정답과 해설

   정답 3번

   진공 중 두 점전하 사이의 힘(쿨롱의 법칙)은 쿨롱상수 $9\times10^9$를 곱하는 형태이다.

   풀이

   진공(공기) 중에서 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력은 쿨롱의 법칙 $F=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\frac{Q_1Q_2}{r^2}=9\times10^9\times\frac{Q_1Q_2}{r^2}$ (N)으로 주어진다.

   여기서 $\varepsilon_0$는 진공의 유전율이다.

   부호가 다른 전하이므로 힘은 인력으로 작용하지만 크기 공식은 동일하다.

   핵심공식: 쿨롱상수 $k=9\times10^9\,\text{N·m}^2/\text{C}^2$. 암기팁: 정전기력은 만유인력과 형태가 유사하며 상수만 $9\times10^9$로 암기.

   처음이라면

   자석이 서로 붙으려는 것처럼, +전하와 -전하도 서로 잡아당기는 힘(인력)이 있어요. 이 힘의 크기를 구하는 게 쿨롱의 법칙입니다.

   쉽게 말하면:

   전하량이 클수록 힘이 세지고, 거리가 멀수록 힘은 거리의 제곱만큼 약해져요.

   공식으로 나타내면:

   $F = 9\times10^9 \times \dfrac{Q_1 Q_2}{r^2}$

   여기서 $9\times10^9$는 진공에서 항상 같은 값(쿨롱상수)이라서 그냥 통째로 외우면 됩니다.

   참고로 +와 -처럼 부호가 다르면 잡아당기는 인력이지만, 크기를 구하는 공식 자체는 같아요.

   이런 문제가 나오면 → '정전기력 = 쿨롱의 법칙 = $9\times10^9$'를 떠올리면 됩니다.

   한 걸음 더

   쿨롱의 법칙: $F=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}=9\times10^9\cdot\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}$ (N)

   $\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=k=9\times10^9$ (쿨롱상수)이다.

   ①②는 지수 오류($10^{-7}$, $10^{-9}$), ④는 $10^{10}$으로 상수를 잘못 암기한 경우.

   이 유형 패턴: '두 점전하 + 정전기력 + 진공' → 쿨롱의 법칙, 상수는 무조건 $9\times10^9$.

   꿀팁: $9\times10^9$는 '9억 10배'보다 '구십억'으로 소리 내어 외우면 지수 실수가 줄어든다.

   • 전기량
3. 문항 3 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   두 점전하 사이에 작용하는 정전력의 크기는 두 전하의 곱에 비례하고 전하사이의 거리의 제곱에 반비례하는 법칙은?

   1. coulomb's law
   2. ohm's law
   3. kirchhoff's law
   4. joule's law

   정답과 해설

   정답 1번

   두 전하의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 정전력 법칙은 쿨롱의 법칙이다.

   풀이

   두 점전하 사이에 작용하는 정전력(쿨롱력)은 $F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$로, 두 전하량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다.

   이는 쿨롱의 법칙(Coulomb's law)입니다.

   옴의 법칙은 전압-전류-저항 관계, 키르히호프 법칙은 회로망 법칙, 줄의 법칙은 전류의 열작용 법칙이므로 정전력과는 무관합니다.

   처음이라면

   자석이 가까울수록 세게 당기듯이, 전기도 전하(전기를 띤 알갱이)끼리 서로 잡아당기거나 미는 힘을 가져요. 이 힘을 '정전력' 또는 쿨롱력이라고 해요.

   쿨롱이라는 과학자가 실험으로 이런 규칙을 발견했어요.

   ① 전하가 클수록(곱이 클수록) → 힘이 세진다

   ② 거리가 멀수록(제곱으로) → 힘이 약해진다

   수식으로 나타내면: $F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$

   거리가 2배가 되면 힘은 $\frac{1}{4}$로 줄어들 정도로 거리의 영향이 커요.

   이런 문제가 나오면 → '전하 곱에 비례, 거리 제곱에 반비례'라는 문구가 보이면 쿨롱의 법칙!

   한 걸음 더

   쿨롱의 법칙: $F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$로, 두 전하량의 곱 $Q_1Q_2$에 비례하고 거리의 제곱 $r^2$에 반비례합니다.

   ② 옴의 법칙은 $V=IR$(전압·전류·저항 관계), ③ 키르히호프 법칙은 회로의 전류·전압 법칙, ④ 줄의 법칙은 $P=I^2R$(전류의 열작용)으로 정전력과 무관합니다.

   이 유형 패턴: '정전력(쿨롱력) + 거리 제곱 반비례' = 쿨롱의 법칙.

   꿀팁: 거리 제곱에 반비례는 중력과 같은 형태이니 함께 기억하면 헷갈리지 않습니다.

4. 문항 4 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   어떤 물질이 정상 상태보다 전자수가 많아져 전기를 띠게 되는 현상을 무엇이라 하는가?

   1. 충전
   2. 방전
   3. 대전
   4. 분극

   정답과 해설

   정답 3번

   정상 상태보다 전자가 많아지거나 부족해져 전기를 띠게 되는 현상은 '대전'이다.

   풀이

   정답 근거: 대전(electrification)은 물체가 정상 상태보다 전자가 많아지거나 부족해져 전기적으로 중성이 아닌 상태(양전기 또는 음전기)를 띠게 되는 현상을 의미한다.

   오답 소거: 충전은 에너지(전하)를 저장하는 행위, 방전은 저장된 전하가 방출되는 현상, 분극은 유전체 내부에서 전하가 재배열되는 현상으로 각각 대전과는 다른 개념이다.

   핵심 개념: 대전=전자 과부족으로 전기를 띠는 현상(마찰전기 등).

   암기팁: '대전=전기를 띠게 됨'으로 이름 그대로 기억.

   처음이라면

   물건을 마찰하면 스파크가 튘는 경험 해봤죠? 그것처럼 물체가 평소보다 전자(아주 작은 전기 알갱이)가 많아지거나 부족해져서 전기를 띠게 되는 것을 '대전(전기를 띰)'이라고 해요.

   이 문제는 물음표 자리에 들어갈 용어를 묻는 문제예요.

   보기에서 '전기를 띠게 되는 현상'을 찾아야 해요.

   ① 충전: 배터리에 전기를 채우는 것

   ② 방전: 쌓인 전기가 빠져나가는 것

   ③ 대전: 전기를 띠게 되는 것 ← 정답!

   ④ 분극: 물체 안에서 전하가 재배열되는 것

   이런 문제가 나오면 → '전기를 띤다 = 대전'으로 이름 그대로 기억하면 돼요.

   한 걸음 더

   대전(electrification)은 물체가 전자 과잉 또는 부족으로 전기적 중성이 깨져 전기를 띠는 현상이다. 마찰전기가 대표적 예.

   오답: 충전은 전하를 저장하는 행위, 방전은 저장된 전하의 방출, 분극은 유전체 내 전하 재배열 현상으로 대전과 구별된다.

   이 유형 패턴: '전자 수 변화로 전기를 띠는 현상' = 대전.

   꿀팁: 대전은 '전기(+/-)를 띰', 충전은 '저장'으로 키워드 구분하면 헷갈리지 않는다.

5. 문항 5 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   공기 중에서 3 $\times 10^{-5}$[C]과 8 $\times 10^{-5}$[C]의 두 전하를 2[m]의 거리에 놓을 때 그 사이에 작용하는 힘은?

   1. 2.7[N]
   2. 5.4[N]
   3. 10.8[N]
   4. 24[N]

   정답과 해설

   정답 2번

   쿨롱의 법칙 F=9×10⁹·Q₁Q₂/r², 9×10⁹×24×10⁻¹⁰÷4=5.4N이다.

   풀이

   쿨롱의 법칙(진공/공기 중)

   $$F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\frac{Q_1Q_2}{r^2} = 9\times10^9 \times \frac{Q_1Q_2}{r^2}$$

   $$F = 9\times10^9 \times \frac{3\times10^{-5}\times8\times10^{-5}}{2^2} = 9\times10^9\times\frac{24\times10^{-10}}{4} = 5.4[\mathrm{N}]$$

   핵심공식: $F=9\times10^9\frac{Q_1Q_2}{r^2}$ ($k=9\times10^9$는 진공중 쿨롱상수).

   지수 계산 시 자릿수 실수에 주의.

   처음이라면

   두 전하 사이에 작용하는 힘을 구하는 쿨롱의 법칙 문제입니다. 공기 중(진공으로 취급)이므로 비례상수는 9×10⁹로 고정입니다.

   공식: F = 9×10⁹ × Q₁Q₂ ÷ r²

   대입: 3×10⁻⁵ × 8×10⁻⁵ = 24×10⁻¹⁰이고 r²=2²=4이므로 F = 9×10⁹ × 24×10⁻¹⁰ ÷ 4 = 21.6 ÷ 4 = 5.4[N]입니다.

   흔한 실수는 r² 대신 r=2로 나누는 것인데, 그러면 10.8이 나와 ③에 걸립니다. 지수 계산(10⁹×10⁻¹⁰=10⁻¹)도 꼼꼼히 확인하세요.

   이런 문제가 나오면 → k=9×10⁹ 고정, 전하끼리 곱하고 '거리의 제곱'으로 나눈다.

   한 걸음 더

   F=9×10⁹Q₁Q₂/r²=9×10⁹×(3×8×10⁻¹⁰)/4=21.6/4=5.4[N]. 10.8은 r² 대신 r으로 나눈 함정값이고 나머지도 지수·분모 착오로 소거된다.

   쿨롱 법칙은 k=9×10⁹ 고정에 '전하 곱 ÷ 거리²'만 지키면 되는 패턴 문제다.

   꿀팁: 3×8=24, 24÷4=6, 6×0.9(=9×10⁹×10⁻¹⁰)=5.4처럼 끊어 계산하면 암산으로도 끝난다.

   • 전기량
6. 문항 6 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   정전 흡인력은 인가한 전압의 몇 제곱에 비례하는가?

   1. 2
   2. $\frac{1}{4}$
   3. $\frac{1}{2}$
   4. 3

   정답과 해설

   정답 1번

   정전 흡인력은 전하량의 곱에 비례하고 전하량은 전압에 비례하므로 전압의 2제곱에 비례한다.

   풀이

   정전 흡인력은 전하량의 곱에 비례하고 전하량은 전압에 비례하므로 전압의 2제곱에 비례한다.

   풀이

   기준은 두 전하 사이의 힘을 나타내는 쿨롱의 법칙이다. 정전력은 두 전하량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다.

   마주 보는 두 전극에 전압 $V$를 걸면 양쪽 전극에 $Q=CV$의 전하가 모인다.

   흡인력은 $Q\times Q$에 비례하므로 $F \propto Q^2 \propto V^2$이 된다.

   전압이 2배가 되면 흡인력은 4배가 되므로 지수는 2이다.

   나머지 보기

   · $\frac{1}{4}$ — 전압이 클수록 힘이 커지는데 1보다 작은 지수는 그 크기를 맞추지 못한다.

   · $\frac{1}{2}$ — 이 지수면 전압 4배에 힘이 2배뿐이나 실제로는 16배가 된다.

   · 3 — 전압 2배에 힘이 8배가 되는 지수로, 실제 4배와 다르다.

   헷갈리는 점

   거리의 제곱에 반비례하는 관계와 전압의 제곱에 비례하는 관계를 섞기 쉽다. 전압은 분자 쪽에 2제곱으로 들어간다.

   한 걸음 더

   정전 흡인력은 전하량의 곱에 비례하고 전하량은 전압에 비례하므로 전압의 2제곱에 비례한다.

   $F \propto Q^2 \propto V^2$ ($Q=CV$) — 정전 흡인력은 전압의 제곱에 비례한다.

   거리의 제곱에 반비례하는 관계와 전압의 제곱에 비례하는 관계를 섞기 쉽다.

7. 문항 7 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   다음 보기에서 정전기가 발생하는 대전의 종류가 아닌 것은?

   1. 분출대전
   2. 박리대전
   3. 반응대전
   4. 마찰대전

   정답과 해설

   정답 3번

   정전기 발생 형태를 나눈 분류에 반응대전은 없으므로 「반응대전」이 대전의 종류가 아니다.

   풀이

   정전기 발생 형태를 나눈 분류에 반응대전은 없으므로 「반응대전」이 대전의 종류가 아니다.

   풀이

   정전기는 서로 다른 물질이 접촉했다가 떨어질 때 전하가 나뉘어 생긴다.

   발생 형태에 따라 마찰·박리·유동·분출·충돌·파괴 대전으로 나눈다.

   유도 대전, 교반·침강 대전, 동결 대전도 같은 분류에 든다.

   이 분류에 「반응대전」이라는 이름은 없다.

   나머지 보기

   · 분출대전 — 좁은 분출구로 물질이 뿜어질 때 마찰과 입자 충돌로 생긴다.

   · 박리대전 — 서로 밀착된 물질이 떨어질 때 전하가 나뉘어 생긴다.

   · 마찰대전 — 두 물질이 비벼지며 접촉과 분리가 되풀이될 때 생긴다.

   헷갈리는 점

   「분출」「박리」는 낯선 말이라 틀린 보기로 오해하기 쉽다. 박리대전은 일반적으로 마찰대전보다 큰 정전기가 생긴다.

   한 걸음 더

   정전기 발생 형태를 나눈 분류에 반응대전은 없으므로 「반응대전」이 대전의 종류가 아니다.

   대전 종류: 마찰·박리·유동·분출·충돌·파괴·유도·교반(침강)·동결 — 반응대전은 없다

   「분출」「박리」는 낯선 말이라 틀린 보기로 오해하기 쉽다.

8. 문항 8 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   유전체 내에서 크기가 같고 극성이 반대인 1쌍의 전하를 가지는 원자를 무엇이라 하는가?

   1. 분극자
   2. 전자
   3. 원자
   4. 쌍극자

   정답과 해설

   정답 4번

   크기가 같고 극성이 반대인 한 쌍의 전하(+Q, -Q)를 쌍극자(dipole)라 한다.

   풀이

   유전체 내에서 크기가 같고 극성이 반대인 한 쌍의 전하로 이루어진 것을 쌍극자(dipole)라고 합니다.

   분극자, 전자, 원자는 이 정의와 직접 관련이 없는 용어입니다.

   암기팁: '쌍극자 모멘트 $p=Q\cdot d$'와 함께 외우면 유전체 분극 개념과 연결하기 좋습니다.

   처음이라면

   유전체(절연체)를 전기장 안에 넣으면 원자 내부의 (+)전하와 (-)전하가 서로 반대 방향으로 조금씩 쏠리면서 아주 작은 전하의 쌍을 이룹니다.

   이렇게 크기는 같고 부호는 반대인 한 쌍의 전하(+Q와 -Q)를 '쌍극자(디폴, dipole)'라고 부릅니다. 문제의 정의와 정확히 일치합니다.

   쌍극자의 세기는 쌍극자 모멘트 p = Q·d (d: 두 전하 사이 거리)로 나타내며, 유전체의 분극 현상을 설명하는 기본 단위가 됩니다.

   분극자(①)는 분극된 상태를 가리키는 별개 용어이고, 전자·원자(②, ③)는 전하 한 개나 물질 구성 입자라 이 정의와 맞지 않습니다.

   이런 문제가 나오면 → '+와 -가 한 쌍 = 쌍극자, p=Qd'로 묶어 외우세요.

   한 걸음 더

   동일 크기·반대 극성의 전하쌍(+Q, -Q)은 쌍극자(dipole)이며 쌍극자 모멘트 p=Qd로 정의됩니다

   분극자는 분극된 상태를 말하는 별개 개념이고 전자·원자는 해당 정의와 무관합니다.

   유전체 문제는 '정의 그대로'를 묻는 용어 문제가 많습니다.

   꿀팁: '쌍극자 = +, - 한 쌍' — dipole의 di(둘)에서 두 전하를 떠올리세요.

9. 문항 9 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

   코로나 방전 현상이 잘못 기술된 것은?

   1. 평등 전계에서 일어난다.
   2. 국부 방전이다.
   3. 엷은 빛과 낮은 소리를 내는 코로나 방전이 일어난다.
   4. 코로나에 의하여 전위 기울기가 감소하지 않으면 전로 파괴로 발전한다.

   정답과 해설

   정답 1번

   코로나는 불평등 전계에서 일어나는 국부 방전이므로 '평등 전계에서 일어난다'는 잘못이다.

   풀이

   "평등 전계에서 일어난다"입니다(틀린 설명).

   코로나 방전은 전극 표면 부근의 전위 경도가 국부적으로 매우 커지는 불평등(불균일) 전계에서 발생하는 국부 방전 현상입니다.

   즉 평등 전계가 아니라 불평등 전계에서 일어나므로 이 설명이 틀렸습니다.

   나머지 보기(국부방전, 엷은 빛과 소리 발생, 전위경도 미해소 시 전로파괴로 진전)는 모두 옳은 설명입니다.

   암기팁: 코로나는 송전선 표면처럼 곡률이 큰 부분(불평등 전계)에서 잘 발생한다는 점을 기억하세요.

   처음이라면

   코로나 방전은 송전선처럼 가늘고 굽은 도체 표면에 전계(전기장)가 한 곳에 몰리는 불평등 전계에서 일어나는 국부 방전입니다. 전극 주변 공기가 국부적으로 절연파괴되면서 엷은 빛과 '지지직' 하는 소리를 냅니다.

   따라서 '평등(균일) 전계에서 일어난다'는 설명은 코로나의 특성과 정반대이므로 잘못 기술된 것입니다. 전계가 평등하면 한 곳에 집중되지 않아 국부 방전이 일어나지 않습니다.

   나머지 보기의 국부 방전임, 엷은 빛과 낮은 소리 발생, 전위기울기가 감소하지 않으면 전로(절연) 파괴로 발전한다는 내용은 모두 코로나의 올바른 특성입니다.

   이런 문제가 나오면 → '코로나 = 불평등 전계 + 국부 방전' 키워드로 판단하세요.

   한 걸음 더

   코로나는 도체 표면의 국부적으로 큰 전위기울기, 곧 불평등 전계에서 발생하는 국부 방전이므로 '평등 전계' 기술은 잘못되었습니다.

   나머지(국부방전, 빛·소리, 전위기울기 미감소 시 전로파괴 진전)는 모두 옳은 특성입니다.

   코로나의 발생 조건·특징에서 '틀린 것 고르기'가 빈출됩니다.

   꿀팁: '코로나는 국부 방전, 평등 전계 아님' 두 키워드만 새기세요.

10. 문항 10 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    액체류가 파이프 등 내부에서 유동할 때 액체와 관벽 사이에 정전기가 발생하는 현상을 무엇이라 하는가?

    1. 마찰에 의한 대전
    2. 박리에 의한 대전
    3. 유동에 의한 대전
    4. 기타 대전

    정답과 해설

    정답 3번

    액체가 파이프 안을 흐르며 관벽과 접촉해 전하가 이동하므로 유동에 의한 대전이다.

    풀이

    액체가 파이프 안을 흐르며 관벽과 접촉해 전하가 이동하므로 유동에 의한 대전이다.

    풀이

    액체와 고체가 접촉하면 경계에 전기 2중층이 생긴다. 2중층의 전하 일부가 액체와 함께 이동하면 대전이 일어난다.

    파이프로 액체를 보내면 액체가 관벽과 접촉하며 경계에 2중층이 만들어진다. 이 전하 일부가 액체의 흐름을 따라 이동하므로 액체가 대전된다. 유동 속도는 대전량에 큰 영향을 준다.

    나머지 보기

    · 마찰에 의한 대전 — 두 물질의 마찰과 접촉·분리 반복으로 생기는 대전이다.

    · 박리에 의한 대전 — 밀착된 물질이 떨어질 때 전하가 분리되는 대전이다.

    · 기타 대전 — 액체 수송 중 생기는 대전은 따로 이름이 붙어 있다.

    헷갈리는 점

    액체와 고체가 접촉한다는 점만 보면 마찰에 의한 대전과 혼동하기 쉽다. 이 문항에서는 액체가 흐르며 2중층의 전하를 함께 실어 나른다는 조건이 이름을 정한다.

    한 걸음 더

    액체가 파이프 안을 흐르며 관벽과 접촉해 전하가 이동하므로 유동에 의한 대전이다.

    관 속 액체 유동 → 관벽과 전기 2중층 형성 → 유동 대전, 유속이 클수록 대전량 증가

    액체와 고체가 접촉한다는 점만 보면 마찰에 의한 대전과 혼동하기 쉽다.

11. 문항 11 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    다음 그림과 같이 박 검전기의 원판위에 양(+)의 대전체를 가까이 했을 경우에 박 검전기는 양으로 대전되어 벌어진다. 이와 같은 현상을 무엇이라고 하는가?

    

    1. 정전유도
    2. 정전차폐
    3. 자기유도
    4. 대전

    정답과 해설

    정답 1번

    양(+) 대전체가 전자를 원판으로 끌어당기고 금속박은 전자가 부족해 양으로 대전되므로 정전유도이다.

    풀이

    양(+) 대전체가 전자를 원판으로 끌어당기고 금속박은 전자가 부족해 양으로 대전되므로 정전유도이다.

    풀이

    먼저 그림 왼쪽 위의 막대를 본다. + 기호가 붙은 막대가 화살표 방향으로 원판에 다가간다.

    다음으로 원판 위의 − 기호를 본다. 금속 안의 자유전자가 양(+) 대전체에 끌려 원판 쪽으로 모인 것이다.

    끝으로 아래 금속박 두 장에 붙은 + 기호를 본다. 전자가 원판으로 옮겨 가서 금속박에는 전자가 모자라고, 그래서 양으로 대전된다.

    두 장은 극성이 같아 서로 밀어내며 벌어진다. 대전체에 가까운 쪽에는 반대 극성이, 먼 쪽에는 같은 극성이 나타나는 현상이 정전유도이다.

    나머지 보기

    · 정전차폐 — 도체로 둘러싸서 바깥 전계의 영향을 막는 것이다.

    · 자기유도 — 코일 자신의 전류가 변하면서 기전력이 생기는 현상이다.

    · 대전 — 물체가 전하를 띠게 되는 일을 가리키며, 유도 현상의 이름은 아니다.

    헷갈리는 점

    검전기 전체의 전하량은 그대로이고 전자의 자리만 바뀐다. 대전체를 치우면 전자가 다시 고르게 퍼져서 금속박이 오므라든다.

    한 걸음 더

    양(+) 대전체가 전자를 원판으로 끌어당기고 금속박은 전자가 부족해 양으로 대전되므로 정전유도이다.

    정전유도: 대전체에 가까운 쪽에는 반대 극성, 먼 쪽에는 같은 극성의 전하가 나타난다(이동하는 것은 자유전자)

    검전기 전체의 전하량은 그대로이고 전자의 자리만 바뀐다.

12. 문항 12 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    공기 중에서 4[μC]과 8[μC]의 두 전하 사이에 작용하는 정전력이 7.2[N]일 때 두 전하 간의 거리는 몇 m인가?

    1. 1
    2. 0.1
    3. 2
    4. 0.2

    정답과 해설

    정답 4번

    쿨롱의 법칙에 값을 넣으면 거리의 제곱이 0.04가 되므로 두 전하 간의 거리는 0.2m이다.

    풀이

    쿨롱의 법칙에 값을 넣으면 거리의 제곱이 0.04가 되므로 두 전하 간의 거리는 0.2m이다.

    풀이

    $F=9\times10^9\times\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\,[\mathrm{N}]$

    두 전하 사이의 정전력은 쿨롱의 법칙으로 구한다. 힘은 전하량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다.

    마이크로는 $10^{-6}$이므로 두 전하량의 곱을 먼저 구한다.

    $Q_1Q_2=(4\times10^{-6})\times(8\times10^{-6})=32\times10^{-12}\,\mathrm{C^2}$

    $9\times10^9\times32\times10^{-12}=0.288\,\mathrm{N\cdot m^2}$

    이 값을 힘 7.2N으로 나누면 거리의 제곱이 나온다.

    $r^2=\dfrac{0.288}{7.2}=0.04\,\mathrm{m^2}$

    $r=\sqrt{0.04}=0.2\,\mathrm{m}$

    나머지 보기

    · 1m, 0.1m, 2m — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    식을 풀면 먼저 나오는 값은 거리의 제곱인 0.04이다. 제곱근을 씌워야 거리 0.2m가 된다.

    한 걸음 더

    쿨롱의 법칙에 값을 넣으면 거리의 제곱이 0.04가 되므로 두 전하 간의 거리는 0.2m이다.

    $F=9\times10^9\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}$ → $r=\sqrt{9\times10^9\,Q_1Q_2/F}$, $1\,\mu\mathrm{C}=10^{-6}\,\mathrm{C}$

    식을 풀면 먼저 나오는 값은 거리의 제곱인 0.04이다.

13. 문항 13 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    불평등 전장에서 국부적인 방전 현상은?

    1. 불꽃
    2. 코로나
    3. 글로부
    4. 아크

    정답과 해설

    정답 2번

    불평등 전장에서 전극 가까이만 절연 파괴되는 부분 방전은 코로나 방전이다.

    풀이

    불평등 전장에서 전극 가까이만 절연 파괴되는 부분 방전은 코로나 방전이다.

    풀이

    코로나 방전은 전계가 센 곳 가까이에서만 절연 파괴가 일어나는 부분 방전이다.

    불평등 전장에서는 뾰족한 전극이나 가는 전선 둘레에 전계가 몰린다. 그 부분의 전계만 공기의 절연 파괴 강도(약 $30\,\mathrm{kV/cm}$)에 이르러 국부적으로 방전된다. 약간의 발광과 소음이 따르지만 방전이 전극 사이 전체로 이어지지는 않는다.

    나머지 보기

    · 불꽃 — 강한 발광과 파괴음을 내며 전극 사이가 모두 파괴되는 방전이다.

    · 글로부 — 낮은 압력의 기체에서 전극 사이가 고르게 빛나는 글로우 방전이다.

    · 아크 — 큰 전류가 이어서 흐르며 고온의 강한 빛을 내는 방전이다.

    헷갈리는 점

    코로나도 빛과 소리를 내지만 약하고 전극 가까이에 머문다. 전압을 더 올려 전극 사이가 모두 절연 파괴되면 불꽃 방전으로 넘어간다.

    한 걸음 더

    불평등 전장에서 전극 가까이만 절연 파괴되는 부분 방전은 코로나 방전이다.

    코로나 방전 = 불평등 전장 · 전극 가까이만 국부 절연 파괴 · 약한 발광과 소음

    코로나도 빛과 소리를 내지만 약하고 전극 가까이에 머문다.

14. 문항 14 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    다음 중 대전현상의 종류를 잘 못 설명한 것은?

    1. 마찰대전 : 두 물체를 비벼서 발생
    2. 박리대전 : 비닐포장지를 뗄 때 발생
    3. 유동대전 : 액체류가 유동할 때 파이프에서 발생
    4. 접촉대전 : 서로 같은 물체가 접촉하였을 때 발생

    정답과 해설

    정답 4번

    접촉대전은 서로 다른 물질이 접촉했다가 떨어질 때 생기므로 「서로 같은 물체」라는 설명이 틀렸다.

    풀이

    접촉대전은 서로 다른 물질이 접촉했다가 떨어질 때 생기므로 「서로 같은 물체」라는 설명이 틀렸다.

    풀이

    정전기는 일반적으로 서로 다른 물질이 접촉하고 움직일 때 그 접촉면에서 생긴다.

    두 소재가 닿으면 바깥 궤도의 전자가 양쪽 분자 사이를 오간다. 두 소재가 떨어지면 전자를 얻은 쪽은 (-)로, 잃은 쪽은 (+)로 대전된다. 접촉대전은 이렇게 성질이 다른 두 물질 사이의 전자 이동으로 설명하는 현상이다. 따라서 접촉대전을 같은 물체끼리의 접촉으로 설명한 서술은 틀렸다.

    나머지 보기

    · 마찰대전 「두 물체를 비벼서」 — 마찰로 접촉과 분리가 되풀이되면서 생기는 대전이다.

    · 박리대전 「비닐포장지를 뗄 때」 — 밀착되어 있던 물질이 떨어질 때 전하가 분리된다.

    · 유동대전 「액체류가 파이프에서」 — 액체와 관 경계에 생긴 전기 2중층의 전하 일부가 액체와 함께 이동한다.

    헷갈리는 점

    대전열에서 위치가 가까운 물질끼리 마찰하면 대전량이 비교적 적다. 표면에 오염 물질이 붙으면 대전 극성이 대전열과 다르게 나타나기도 한다.

    한 걸음 더

    접촉대전은 서로 다른 물질이 접촉했다가 떨어질 때 생기므로 「서로 같은 물체」라는 설명이 틀렸다.

    정전기는 일반적으로 서로 다른 물질이 접촉·분리될 때 생기고, 전자를 얻은 쪽은 (-), 잃은 쪽은 (+)로 대전된다.

    대전열에서 위치가 가까운 물질끼리 마찰하면 대전량이 비교적 적다.

15. 문항 15 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    다음 중 아래 설명과 관련이 없는 대전현상은? (비닐포장지를 뗄 때 발생 / 서로 다른 물체가 접촉하였을 때 발생 / 두 물체를 비벼서 발생)

    1. 마찰대전
    2. 박리대전
    3. 유동대전
    4. 접촉대전

    정답과 해설

    정답 3번

    유동대전은 액체를 파이프로 보낼 때 생기는 대전이라 세 설명과 관련이 없다.

    풀이

    유동대전은 액체를 파이프로 보낼 때 생기는 대전이라 세 설명과 관련이 없다.

    풀이

    대전현상은 전하가 어떤 과정으로 분리되느냐에 따라 이름이 나뉜다.

    포장지를 떼는 것은 박리대전이고, 두 물체를 비비는 것은 마찰대전이다. 서로 다른 물체가 닿아 전자가 옮겨 가는 것은 접촉대전이다. 유동대전은 액체가 파이프 속을 흐를 때 관 벽과의 경계에서 생긴다.

    나머지 보기

    · 마찰대전 — 두 물체를 비벼 접촉과 분리가 되풀이될 때 생긴다.

    · 박리대전 — 밀착된 포장지 같은 물질을 뗄 때 생긴다.

    · 접촉대전 — 서로 다른 물체가 닿으며 전자가 옮겨 가 생긴다.

    헷갈리는 점

    관련이 없는 것을 고르는 문제다. 유동대전도 액체와 고체가 맞닿아 생기지만, 액체가 흐른다는 조건이 붙는다.

    한 걸음 더

    유동대전은 액체를 파이프로 보낼 때 생기는 대전이라 세 설명과 관련이 없다.

    박리=뗄 때, 접촉=닿을 때, 마찰=비빌 때, 유동=액체가 관 속을 흐를 때

    관련이 없는 것을 고르는 문제다.

16. 문항 16 전기이론 · 전기의 성질과 전하에 의한 전기장

    도체에 대전체를 접근시키면 대전체에 가까운 쪽에서는 대전체와 다른 전하가 나타나며 그 반대쪽에는 대전체와 같은 종류의 전하가 나타나는 현상이 일어난다. 이와 같은 현상을 무엇이라고 하는가?

    1. 정전차폐
    2. 자기유도
    3. 대전
    4. 정전유도

    정답과 해설

    정답 4번

    대전체 쪽에 반대 전하, 먼 쪽에 같은 전하가 갈라져 나타나는 현상은 정전유도이다.

    풀이

    대전체 쪽에 반대 전하, 먼 쪽에 같은 전하가 갈라져 나타나는 현상은 정전유도이다.

    풀이

    절연된 도체를 대전체 가까이 두면 정전계 때문에 도체 안의 전하가 나뉜다.

    대전체에 가까운 쪽 표면에는 대전체와 반대 극성의 전하가 모인다. 먼 쪽 표면에는 대전체와 같은 극성의 전하가 나타난다. 전하가 새로 생기는 것이 아니라 도체 안에서 자리가 나뉘는 것이며, 이를 정전유도라 한다.

    나머지 보기

    · 정전차폐 — 도체로 둘러싸 바깥 전계의 영향을 막는 것이다.

    · 자기유도 — 코일 전류가 변할 때 그 코일 자신에 기전력이 유도되는 현상이다.

    · 대전 — 발생한 정전기가 물체에 쌓여 전하를 띠는 것이다.

    헷갈리는 점

    대전은 물체에 전하가 쌓인 상태를 뜻한다. 정전유도는 대전체의 전계로 도체 안의 전하가 양쪽으로 나뉘는 현상이다.

    한 걸음 더

    대전체 쪽에 반대 전하, 먼 쪽에 같은 전하가 갈라져 나타나는 현상은 정전유도이다.

    정전유도: 대전체에 가까운 쪽은 반대 극성, 먼 쪽은 같은 극성의 전하가 나타난다.

    대전은 물체에 전하가 쌓인 상태를 뜻한다.