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1[전기철도기사 필기] 06년 1회차
평면도체 표면에서 진공내 d[m]의 거리에 짐전하 Q[C]이 있을 때, 이 전하를 무한 원까지 운반하는데 요하는 일은 몇 J인가?
1
9×109×Q2/d
2
4.5×109×Q2/d
3
3×109×Q2/d
4
2.25×109×Q2/d
해설

평면도체 표면 근처의 점전하는 영상전하법으로 다룰 수 있으며, 접지 평면도체로부터 dd만큼 떨어진 전하 QQ는 거리 2d2d 떨어진 영상전하 −Q-Q와 인력을 받는다.

이 전하를 무한 원점까지 옮기는 일은 W=∫d∞Q24πε0(2r)2 dr=Q216πε0d=2.25×109×Q2d [J]W=\displaystyle\int_d^\infty \dfrac{Q^2}{4\pi\varepsilon_0(2r)^2}\,dr=\dfrac{Q^2}{16\pi\varepsilon_0 d}=2.25\times10^{9}\times\dfrac{Q^2}{d}\ \mathrm{[J]}로 계산된다.

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