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그림과 같이 공기 중 2개의 동심 구도체에서 내구(A)에만 전하 Q를 … | [전기기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 21년 3회차
그림과 같이 공기 중 2개의 동심 구도체에서 내구(A)에만 전하 Q를 주고 외구(B)를 접지하였을 때 내구(A)의 전위는?
문제 이미지
1
Q4πϵ0(1a1b+1c)\dfrac{Q}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\right)
2
Q4πϵ0(1a1b)\dfrac{Q}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}\right)
3
Q4πϵ01c\dfrac{Q}{4\pi\epsilon_0}\cdot\dfrac{1}{c}
4
0
해설

그림에서 내구 A의 반지름은 a, 외구 B는 안쪽 반지름 b·바깥 반지름 c인 구 껍질이고 B가 접지되어 있다.
B가 접지되면 그 전위가 0이 되고 c 바깥에는 전계가 남지 않으므로, A의 전위는 a에서 b까지의 전계만 적분하면 된다.
그 구간의 전계는 E=Q4πε0r2E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0 r^2} 이므로 VA=abQ4πε0r2dr=Q4πε0(1a1b)V_A=\displaystyle\int_{a}^{b}\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 r^2}dr=\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0}\left(\frac{1}{a}-\frac{1}{b}\right) 이다.
따라서 바깥 반지름 c는 전위에 영향을 주지 않는다.

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