평행 극판 사이에 유전율이 각각 ε 1 , ε 2 인 유전체를 그림과 같이 채우고, 극판 사이에 일정한 전압을 걸었을 때 두 유전체 사이에 작용하는 힘은? (단, ε 1 ＞ ε 2 )

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평행 극판 사이에 유전율이 각각 ε1, ε2 인 유전체를 그림과 같이 … | [전기기사 필기] 22년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 22년 2회차

평행 극판 사이에 유전율이 각각 ε₁, ε₂ 인 유전체를 그림과 같이 채우고, 극판 사이에 일정한 전압을 걸었을 때 두 유전체 사이에 작용하는 힘은? (단, ε₁ ＞ ε₂)

ⓐ의 방향

ⓑ의 방향

ⓒ의 방향

ⓓ의 방향

해설

그림에서 극판은 수평이고 두 유전체의 경계면도 수평이므로, 위쪽  $\epsilon_1$ 과 아래쪽  $\epsilon_2$ 는 직렬로 놓이고 전계는 경계면에 수직으로 입사한다.
수직 입사에서는 전속밀도  $D$ 가 연속이므로 경계면 단위면적에 작용하는 힘은  $f=\frac{1}{2}D^{2}\left(\frac{1}{\epsilon_2}-\frac{1}{\epsilon_1}\right)$ 이고,  $\epsilon_1>\epsilon_2$ 이면 이 값이 양이 된다.
이 힘은 유전율이 큰 쪽에서 작은 쪽으로 향하므로  $\epsilon_1$ 에서  $\epsilon_2$  쪽, 즉 경계면에서 아래로 향하는 화살표가 답이다.

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