평등 전계 중에 유전체 구에 의한 전계 분포가 그림과 같이 되었을 때 ε 1 과 ε 2 의 크기 관계는?

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1[전기기사 필기] 22년 1회차

평등 전계 중에 유전체 구에 의한 전계 분포가 그림과 같이 되었을 때 ε₁과 ε₂의 크기 관계는?

ε₁ ＞ ε₂

ε₁ ＜ ε₂

ε₁ = ε₂

무관하다.

해설

그림에서 바깥쪽에서 고르게 지나던 전기력선이 구 쪽으로 휘어 들어가, 구 내부의 선 간격이 바깥보다 뚜렷하게 좁게 그려져 있다. 즉 구 내부 전계가 주위 전계보다 강하다.
평등 전계 $E_0$ 속에 놓인 유전체 구의 내부 전계는 $E_1=\frac{3\varepsilon_2}{\varepsilon_1+2\varepsilon_2}E_0$ 이므로, $E_1>E_0$ 이 되려면 $3\varepsilon_2>\varepsilon_1+2\varepsilon_2$ , 즉 $\varepsilon_1<\varepsilon_2$ 여야 한다.
전기력선은 유전율이 작은 매질 쪽으로 모인다는 성질로 보아도 같은 결론이다.

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