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원점에 +1[C], 점(2,0)에 -2[C]의 점전하가 있을 때 전계의… | [전기기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 16년 3회차
원점에 +1[C], 점(2,0)에 -2[C]의 점전하가 있을 때 전계의 세기가 0인 점은?
1
323, 0-3-2\sqrt{3},\ 0
2
3+23, 0-3+2\sqrt{3},\ 0
3
222, 0-2-2\sqrt{2},\ 0
4
2+22, 0-2+2\sqrt{2},\ 0
해설

두 전하의 부호가 다르므로 전계가 0이 되는 점은 두 전하 사이가 아니라, 크기가 작은 +1+1 [C] 쪽 바깥인 x<0x<0 영역에 있다.
그 점을 x=d (d>0)x=-d\ (d>0)라 하면 원점 전하까지의 거리는 dd, (2,0)(2,0)의 전하까지의 거리는 2+d2+d이므로
14πε01d2=14πε02(2+d)2\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{1}{d^{2}}=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{2}{(2+d)^{2}}
(2+d)2=2d2  2+d=2d(2+d)^{2}=2d^{2}\ \Rightarrow\ 2+d=\sqrt{2}\,d
d=221=2(2+1)=2+22d=\dfrac{2}{\sqrt{2}-1}=2(\sqrt{2}+1)=2+2\sqrt{2}
따라서 구하는 점은 (222, 0)(-2-2\sqrt{2},\ 0)이다. 검산하면 d=4.83d=4.83, 2+d=6.832+d=6.83에서 1/4.832=0.04291/4.83^{2}=0.0429, 2/6.832=0.04292/6.83^{2}=0.0429로 두 전계 크기가 같다.

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