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1[해양경찰 물리] 26년 2회차

전하량이 각각  $+2\mathrm{C}$ ,  $-1\mathrm{C}$ ,  $+1\mathrm{C}$  인 세 전하  $Q_{1}$ ,  $Q_{2}$ ,  $Q_{3}$ 가 일직선상에 위치해 있다. 전하  $Q_{2}$ 에서 두 전하  $Q_{1}$ ,  $Q_{3}$ 까지 거리는 1 m 이다. 두 전하  $Q_{1}$ ,  $Q_{3}$ 가 전하  $Q_{2}$ 에 작용하는 전기력은? (단,  $k$ 는 쿨롱 상수이고,  $Q_{2}$  위치는 원점 0 이다.)

 $-k\hat{x}$

 $k\hat{x}$

 $2k\hat{x}$

 $3k\hat{x}$

해설

 $Q_2$ 가 받는 전기력은 x축 음의 방향으로 크기 k이다.
그림에서  $Q_1$ 은 왼쪽,  $Q_3$ 은 오른쪽에 있고, 둘 다  $Q_2$ 와 부호가 달라 인력이 작용한다.
 $Q_1$ 에 의한 힘은  $-k\dfrac{2\times 1}{1^2}\hat{x}=-2k\hat{x}$ ,  $Q_3$ 에 의한 힘은  $k\dfrac{1\times 1}{1^2}\hat{x}=k\hat{x}$ 이다.
합력은  $-2k\hat{x}+k\hat{x}=-k\hat{x}$ 이다.
 $k\hat{x}$ : 크기는 같지만 방향이 반대로, 두 인력의 방향을 뒤바꾼 값이다.
 $2k\hat{x}$ :  $Q_1$ 에 의한 힘의 크기만 취하고 방향도 반대로 잡았다.
 $3k\hat{x}$ : 서로 반대 방향인 두 힘의 크기를 단순히 더한 값이다.

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