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진공 중에서 점 P(1, 2, 3) 및 점 Q(2, 0, 5)에 각각 300μC, -100 상세 페이지

1[전기기사 필기] 25년 1회차
진공 중에서 점 P(1, 2, 3) 및 점 Q(2, 0, 5)에 각각 300μC, -100μC인 점전하가 놓여 있을 때 점전하 -100μC에 작용하는 힘은 몇 N인가?
1
10i + 20j - 20k
2
-10i + 20j + 20k
3
-10i + 20j - 20k
4
10i – 20j + 20k
해설
P에서 Q로 향하는 거리 벡터는 R=(21,02,53)=(1,2,2)\vec{R}=(2-1,\,0-2,\,5-3)=(1,-2,2), R=1+4+4=3|\vec{R}|=\sqrt{1+4+4}=3[m]이고 단위벡터는 a^R=(1,2,2)3\hat{a}_{R}=\dfrac{(1,-2,2)}{3}이다. 쿨롱 법칙 F=9×109Q1Q2R2a^R\vec{F}=9\times10^{9}\dfrac{Q_{1}Q_{2}}{R^{2}}\hat{a}_{R}에 대입하면 9×109×(300×106)(100×106)32=309\times10^{9}\times\dfrac{(300\times10^{-6})(-100\times10^{-6})}{3^{2}}=-30[N]이므로 F=30×(1,2,2)3=10i^+20j^20k^\vec{F}=-30\times\dfrac{(1,-2,2)}{3}=-10\hat{i}+20\hat{j}-20\hat{k}[N]이다. 따라서 정답은 ③ -10i + 20j - 20k 이다. 계수가 음(-)인 것은 두 전하의 극성이 반대여서 흡인력이 작용해 힘이 P를 향하기 때문이며, ④ 10i − 20j + 20k 는 이 흡인 부호를 놓쳐 반발력 방향으로 계산한 값이다.

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