E 1 ＞E 2 의 유전체 경계면에 전계가 수직으로 입사할 때 경계면에 작용하는 힘과 방향에 대한 설명으로 옳은 것은?

f=\dfrac{1}{2}(\epsilon_2-\epsilon_1)E^2의 힘이 E 1 에서 E 2 로 작용

f=\dfrac{1}{2}(\epsilon_1-\epsilon_2)D^2의 힘이 E 2 에서 E 1 로 작용

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E1＞E2의 유전체 경계면에 전계가 수직으로 입사할 때 경계면에 작용하… | [전기산업기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기산업기사 필기] 16년 1회차

E₁＞E₂의 유전체 경계면에 전계가 수직으로 입사할 때 경계면에 작용하는 힘과 방향에 대한 설명으로 옳은 것은?

 $f=\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{\epsilon_2}-\dfrac{1}{\epsilon_1}\right)D^2$ 의 힘이 E₁에서 E₂로 작용

 $f=\dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{\epsilon_1}-\dfrac{1}{\epsilon_2}\right)E^2$ 의 힘이 E₂에서 E₁로 작용

 $f=\dfrac{1}{2}(\epsilon_2-\epsilon_1)E^2$ 의 힘이 E₁에서 E₂로 작용

 $f=\dfrac{1}{2}(\epsilon_1-\epsilon_2)D^2$ 의 힘이 E₂에서 E₁로 작용

해설

유전체 경계면에 수직으로 입사한 전계가 경계면에 미치는 힘은 맥스웰 응력(Maxwell stress)으로 계산된다. 경계면의 단위 면적당 힘은  $f = \frac{1}{2}\varepsilon_0(E_1^2 - E_2^2)$ 이며,  $E_1 > E_2$ 일 때  $f > 0$ 이므로 전계가 강한 쪽(E₁)에서 약한 쪽(E₂)으로 끌어당기는 인장력이 작용한다. 이는 경계면이 전계 강도가 높은 영역으로 끌려가려는 특성, 즉 유전체가 더 강한 전계 영역으로 흡입되려는 현상을 의미한다. 따라서 경계면에는  $\frac{\varepsilon_0}{2}(E_1^2 - E_2^2)$ 의 인장력이 E₁ 측에서 E₂ 측으로 작용한다.

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