제목 | 답변완료 serway 대학물리학 교과서 24장 6절 3번 내용, 4번 내용 증명 과정 | ||
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질문유형 | 기타 | 교수님 | 이정욱 |
과목 | 일반물리학 | 강좌명 | |
작성자 | 김*우 (j**********0) | 등록일 | 2024-01-28 09:57 |
첨부파일 | |||
안녕하세요, 24장 6절의 정전기적 평형 상태의 도체의 특성에 관해 교과서를 읽던 중, 이해가 안 가는 부분이 있어 질문드립니다.
1. 먼저 3번째, 정전기적 평형 상태의 도체에서 표면 바로 바깥의 전기장은 도체 표면에 수직이다.의 증명 과정입니다. 해당 내용은 수업까지는 이해에 큰 문제가 없었으나, 교과서 p603의 28~30번째 줄에서 해당 내용을 증명할 때, 만약 표면에 평행한 성분이 있다면, 정전기적 평형상태를 만족할 수 없으므로 표면에 수직인 성분만 있다.는 부분을 읽고 의문이 들었습니다. 여기서 제가 의문이 든 부분은 과연 이 전기장은 어떤 전하에 의한 것인가였습니다. 도체 표면에 분포한 전하에 의한 것인지, 아니면 도체 외부의 미지의 전하에 의한 것인지 헷갈렸습니다. 왜냐하면, 지금까지 이 전기장은 도체 표면의 전하에 의한 것이라고 생각했는데, 만약 이것이 제가 생각한대로 도체 표면의 전하에 의한 전기장이라면, 본인이 만든 전기장에 본인이 영향을 받아 움직인다.가 잘 이해가 안 가기 때문입니다. 이것에대해 여쭤봐도 될까요?
다음으로 4번째, 정전기적 평형 상태의 도체에서 곡률 반지름이 작은 쪽이 표면 전하 밀도가 크다.의 증명 과정입니다. 2. 이 과정에서 두 구가 충분히 멀어 서로의 전하 분포에 영향을 미치지 않는다는 조건이 왜 필요한지 궁금합니다. 저는 먼저 만약 서로의 전하 분포에 영향을 미칠 수 있다면, 정전기 유도에 의해 원래 도체 표면에 있던 전하보다 절댓값이 더 큰 전하량이 유도되고(왜냐하면 원래 중성으로 존재하던 애들도 자유 전자가 움직이면서, 양전하 음전하로 분리될 것이므로) 또한 정전기 유도에 의해 표면에서의 전하 분포가 균일하지 않게 되어 kQ/r이라는 전위 공식을 사용할 수 없기 때문에, 영향을 미치지 않는다는 조건이 필요하다고 생각했습니다.
3. 마지막으로 4번째 증명 과정 중, 균일한 구형 대칭 분포를 사용하였는데, 원래 도체에서는 도체 내부에는 전하가 없고, 도체 표면에만 전하가 분포한다고 하였는데, 어떻게 균일한 구형 분포라 할 수 있는지 궁금합니다. 그냥 첨부한 파일처럼 실제 도체 표면의 전하량이 곡률 반지름 구에 균일하게 퍼져있다고 가정한 것이라 받아들이면 될까요?? 답변 완료된 질문과 답변은 수정 및 삭제가 불가합니다. |
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안녕하세요.
첫번째, 내용은...
도체 내부에 전하가 존재한다고 가정할 때, 이 전하에 의한 전기장이 표면에 전달되는 경우, 이 전기장의 성분이 표면의 법선 방향에 대해 수직한 성분이 존재하는 경우에 정전기 상태라는 조건에 위배되는 상황이 발생하므로, 내부에 전기장이 0이되고, 내부 전하량이 0이됨을 설명드린바 있습니다.
이는 도체 표면의 한 점을 지정할 때, 그 점에 전기장을 형성할 수 있는 모든 전하에 의한 물리량에 대한 것입니다.
만약 총 3개의 전하가 존재하는 경우, (!)의 전하가 배치된 곳에...(2), (3)에 의한 전기장의 성질이 그러하다는 것입니다.
두번쨰는..충분히 멀지 않으면 유도전하에 의한 효과 때문에..유도전하에 의한 전위를 추가적으로 계산해야 하는데..
이러한 상황은 전자기학 전공시간에..영상전하법 등을 통해 계산하시게 될 것입니다.
세번쨰는..임의의 도체 표면에 대해 접하는 구형 대전체의 중첩을 고려하면 됩니다.
- 2024-02-08
- 2024-12-12 수정