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면적이 S(m2)이고 극간의 거리가 d(m)인 평행판 콘덴서에 비유전율… | [전기기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 20년 1회차
면적이 S(m2)이고 극간의 거리가 d(m)인 평행판 콘덴서에 비유전율이 εr인 유전체를 채울 때 정전용량 (F)은? (단, ε0는 진공의 유전율이다.)
1
2ϵ0ϵrSd\dfrac{2\epsilon_0\epsilon_rS}{d}
2
ϵ0ϵrSπd\dfrac{\epsilon_0\epsilon_rS}{\pi d}
3
ϵ0ϵrSd\dfrac{\epsilon_0\epsilon_rS}{d}
4
2πϵ0ϵrSd\dfrac{2\pi\epsilon_0\epsilon_rS}{d}
해설

평행판 콘덴서에 전하 QQ 를 주면 극판의 면전하밀도는 σ=QS\sigma=\dfrac{Q}{S} 이고, 유전체 내부의 전계는 E=σε=QεSE=\dfrac{\sigma}{\varepsilon}=\dfrac{Q}{\varepsilon S} 이다.
전계가 균일하므로 극간 전위차는 V=Ed=QdεSV=Ed=\dfrac{Qd}{\varepsilon S} 이고,
C=QV=εSdC=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{\varepsilon S}{d} 이다.
유전체의 유전율이 ε=ε0εr\varepsilon=\varepsilon_0\varepsilon_r 이므로 C=ε0εrSdC=\dfrac{\varepsilon_0\varepsilon_r S}{d} (F)가 된다.
계수에 22π\pi 가 붙는 형태는 동심구나 동축원통처럼 전계가 거리에 따라 변하는 구조에서 나오는 결과이며, 평행판에서는 나타나지 않는다.

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