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대지면 높이 h[m]로 평행하게 가설된 매우 긴 선전하(선전하 밀도 λ… | [전자기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 16년 1회차
대지면 높이 h[m]로 평행하게 가설된 매우 긴 선전하(선전하 밀도 λ[C/m])가 지면으로부터 받는 힘[N/m]은?
1
h 비례한다.
2
h에 반비례한다.
3
h2에 비례한다.
4
h2에 반비례한다.
해설

선전하가 지면(도체)으로부터 받는 힘은 전기 이미지 방법을 이용하여 구한다. 지면을 접지된 도체 평면으로 보면, 지표면 위 높이 h에 있는 선전하 λ는 지표면 아래 높이 h에 있는 반대 부호의 상(image) 전하 −λ에 의해 인력을 받는다.

두 평행 선전하 사이의 거리는 2h이고, 단위 길이당 인력은 쿨롱 법칙으로
F=λ22πϵ0⋅2h=λ24πϵ0hF = \frac{\lambda^2}{2\pi\epsilon_0 \cdot 2h} = \frac{\lambda^2}{4\pi\epsilon_0 h}
이다. 따라서 힘은 h에 반비례한다.

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