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진공 중에서 무한장 직선도체에 선전하밀도 ρL=2π × 10-3C/m가… | [전자기사 필기] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 19년 1회차
진공 중에서 무한장 직선도체에 선전하밀도 ρL=2π × 10-3C/m가 균일하게 분포된 경우 직선도체에서 2m와 4m떨어진 두 점사이의 전위차는 몇 V 인가?
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해설

두 점 사이의 전위차는 10−3ϵ0ln⁡2\dfrac{10^{-3}}{\epsilon_0}\ln 2 V 이다.

무한장 직선 선전하의 전계는 E=ρL2πϵ0rE=\dfrac{\rho_L}{2\pi\epsilon_0 r}이므로, 반지름 2m 와 4m 사이 전위차는 이를 적분해 구한다.
V=ρL2πϵ0ln⁡42=2π×10−32πϵ0ln⁡2=10−3ϵ0ln⁡2V=\dfrac{\rho_L}{2\pi\epsilon_0}\ln\dfrac{4}{2}=\dfrac{2\pi\times10^{-3}}{2\pi\epsilon_0}\ln 2=\dfrac{10^{-3}}{\epsilon_0}\ln 2

주어진 선전하밀도의 2π2\pi가 분모의 2π2\pi와 약분되므로 결과에 π가 남지 않고 계수 10−310^{-3}은 그대로 남는다.

  • 10−3πϵ0ln⁡2\dfrac{10^{-3}}{\pi\epsilon_0}\ln 2 보기는 계산값과 다르다.
  • 1πϵ0ln⁡2\dfrac{1}{\pi\epsilon_0}\ln 2 보기는 계산값과 다르다.
  • 1ϵ0ln⁡2\dfrac{1}{\epsilon_0}\ln 2 보기는 계산값과 다르다.

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