면적이 0.02m2, 간격이 0.03m이고, 공기로 채워진 평행평판의 … | [전기기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

극판에 전하를 고정한 상태에서 두 판 사이에 작용하는 힘은 극판 표면의 정전응력으로 구한다. 면전하밀도가 $\sigma=Q/S$ 일 때 단위면적당 힘은 $f=\dfrac{\sigma^{2}}{2\varepsilon_0}$ 이므로, 전체 힘은
$F=fS=\dfrac{\sigma^{2}S}{2\varepsilon_0}=\dfrac{Q^{2}}{2\varepsilon_0 S}$
공기이므로 $\varepsilon=\varepsilon_0=\dfrac{1}{36\pi\times 10^{9}}=8.842\times 10^{-12}$F/m 를 넣으면
$F=\dfrac{(1.0\times 10^{-6})^{2}}{2\times 8.842\times 10^{-12}\times 0.02}=\dfrac{1.0\times 10^{-12}}{3.537\times 10^{-13}}\fallingdotseq 2.83$N
간격 0.03m은 계산에 들어가지 않는다. 전하를 고정한 조건에서는 $Q$가 일정하므로 $\sigma=Q/S$ 도 일정하고, 판 사이 전계 $E=\sigma/\varepsilon_0$ 가 간격과 무관해지기 때문이다. 간격을 넓히면 전위차 $V=Ed$ 는 커지지만 힘은 그대로다.