| 제목 | 답변완료 전자기학1-(2)정전기학 관련하여 | ||
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| 질문유형 | 강좌내용 | 교수님 | 박재우 |
| 과목 | 전자기학 | 강좌명 | |
| 작성자 | 김*철 (y********1) | 등록일 | 2021-03-29 22:13 |
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안녕하십니까? 이번에 전자기학에서 모르는 부분을 공부하고자 신청하여 수업을 듣고 있는 김현철 학생입니다. 다름이 아니라 강의 내용과 관련하여 이해되지 않은 부분이 있어서 질문을 드립니다.
1. 푸아송과 라플라스 방정식에 대하여 33강에서 푸아송 방정식에서 전하 밀도가 0이 되면 라플라스 방정식으로 넘어가는 부분은 이해가 되었습니다. 다만, 공간 상에 전하 분포가 없거나 알짜 전하가 0이 되는 상황을 생각해본다고 설명해주셨는데, 저는 라플라스 방정식을 "전하가 분포되어 있는 공간 상에서 전하 분포가 없는 미소 체적에서 조사하는 방식"이라고 생각했습니다. 그렇기에, 전위의 gradient(E field)의 divergence(체적 전하 밀도)가 의미를 가진다고 생각했습니다. 그렇지만 알짜 전하가 0이 되어 전하 분포가 0이라고 생각한다면, 미소 체적에서 조사한다는 이해가 모호해지는 것 같습니다. (알짜 전하가 0이 되어도 양전하 혹은 음전하만 포함하는 미소 체적 부분이 생길 수 있기 때문입니다.)
제가 미소 체적을 생각하는 원인은 divergence가 미소 체적에 대한 것이라는 개념 때문인 것 같습니다. (발산 정리에서도 모든 미소 체적에 대해 적분하면 면적분의 결과와 같아지듯)
2. 접지한 도체의 전위와 전하량에 대하여. 저는 지금까지 접지한 도체는 영전위로 유지 되는 것으로 생각했는데, 외부 전기장이 있어도 영전위로 유지되려면 전하는 있어야 하지 않을지 싶습니다. 그렇기에 접지를 해서 도체 내부의 전하가 0이 된다는 말씀에서 제가 알던 것이 헷갈리기 시작했습니다. 혹시, 접지를 한 상태에서 외부 전기장이 있어도 도체 내부의 전하는 0이 되나요? 답변 완료된 질문과 답변은 수정 및 삭제가 불가합니다. |
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안녕하세요.
강좌를 선택해 주셔서 감사하고 바쁘다는 이유로 답변이 늦어 죄송합니다.
1, 맞습니다. 잘 생각하셨고 정확하게 이해하고 있습니다.
다만 한가지 얘기한다면 우리가 방정식을 통하여 여러가지 문제를 해결하려 하는거잖아요.
실제 라플라스 방정식을 푼다라는 것은 여러가지 경계조건을 통하여 편미분 방정식을 푼다라는 것과 같습니다.
라플라스 방정식이 만들어지는 과정을 자세히 보면 가우스 법칙에서 미분꼴을 가지고 푸아송 방정식을 얻어내잖아요
이 푸아송 방정식에서 나오는 체적전하밀도는 가우스 법칙 미분꼴에서 나오는 체적전하밀도와 같은 것입니다.
잘 알다시피 가우스 폐곡면을 들어가고 나가는 선속이 같다면 알짜전하는 0입니다. 실제 전하가 있더라도 말입니다.
이 가우스 곡면 내부의 전기장은 0이고 가우스 법칙에서 우변은 당연히 0이라 폐곡면을 둘러싼 전하량은 0이라
할 수 있습니다. 이 둘러싼 전체 전하량은 결국 체적전하밀도를 적분한 것이고 이 것이 결국 0이라 할 수 있는 겁니다.
또한, 0인 E를 미분하는 divergence는 당연히 0이겠죠.
결국 가우스 법칙의 미분꼴에서 방정식의 좌우 항등식 의미를 생각히면 가우스 법칙 미분꼴의 좌변인 E가 0인 경우와
우변 체적전하밀도가 0인 경우가 다 방정식을 만족하므로 이 두가지 경우를 생각해 라플라스 방정식을 적용해 풀 수 있다는 얘기 였습니다.
설명이 제대로 되었는 지 모르겠습니다.
2. 일반적으로 도체의 내부 표면은 표면 전하밀도가 없어야 합니다.
그렇지만 도체 뫼부표면에만 표면 전하밀도가 존재할 수 있습니다.
이때 정전 차례를 할 경우 접지를 하기도 하는데 이렇게 되면 접지면의 표면전하밀도와 전기장은 당연히 0이 됩니다.
즉, 정전차폐에서 접지까지 하게되면 외부에 아주 쎈 전기장이 걸린다 하더라도 접지를 한 지구에서 외부 전기장의
전기장을 충분히 흡수할 수 있기 때문에 도체 내부는 전혀 영향을 받지 않는다는 것을 설명하기 위한 언급이었습니다.
감사합니다.
- 2021-04-10
- 2024-12-12 수정























