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1[전기철도기사 필기] 19년 1회차
진공 중에서 점 P(1, 2, 3) 및 점 Q(2, 0, 5)에 각각 300μC, -100μC인 점전하가 놓여 있을 때 점전하 –100μC에 작용하는 힘은 몇 N인가?
1
10i – 20j + 20k
2
10i + 20j - 20k
3
-10i + 20j + 20k
4
-10i + 20j – 20k
해설

두 점전하 사이에는 쿨롱의 법칙에 따라 힘이 작용하며, 기준 전하에서 대상 전하로 향하는 단위벡터를 이용해 힘의 방향과 크기를 구한다.

P(1,2,3)에서 Q(2,0,5)까지의 위치벡터는 (1,−2,2)(1,-2,2)이고 거리는 r=3r=3이다.

F=Q1Q24πε0r2=9×109×300×10−6×(−100×10−6)32=−30 NF=\dfrac{Q_1Q_2}{4\pi\varepsilon_0 r^2}=9\times10^9\times\dfrac{300\times10^{-6}\times(-100\times10^{-6})}{3^2}=-30\,\mathrm{N}

이 크기를 단위벡터 13(1,−2,2)\dfrac{1}{3}(1,-2,2)에 곱하면 −10i+20j−20k 방향의 힘이 된다. 부호가 음(−)인 것은 두 전하의 극성이 달라 서로 끌어당기는 흡인력이기 때문이다.

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