3.4 전기장 Th lctc Fld O Chgs nd Focs : A Clos Loo - 두개의전하사이에작용하는힘은 Coulomb Foc 로써구할수있다. - 임의의공간에원천전하 Souc Chg Q 가있다고하자. 여기에 Tst Chg 를놓으면 Q 와 사이에는 Coulomb Foc F 가작용 - Q 와 사이의전기력은전하사이의거리 이같은모든지점에대하여같은크기의 F 가작용하게된다. - Tst Chg 가전하 Q 에의하여받을수있는힘의크기를전기력과 Tst Chg 의크기 로써정의하면 F Q C 비례계수를 로정의 - 는 Chg Q 가거리 되는곳의 Tst Chg 에작용할수있는전기력의크기를나타내는단위가된다. cf Chg Q 의위치 : 생점 Souc Pont - 거리 이그리는투영은구의표면이된다. "Fld" 장 의개념 cf 구의표면상의한점 : 장점 Fld Pont Fld 는장점들의집합 F C o "Th lctc Fld" 전기장 F C Q Q [ N / C] 4 0
O 전기장 Th lctc Fld - 원천전하 souc chg 인대전체주변의공간영역에전기장 lctc fld 이존재한다. - 전기장벡터 lctc fld vcto 는그점에놓인양 + 의시험전하 0 에작용하는전기력 F 를시험전하로나눈것으로정의한다 F 0 단위 : N/C - 의정의 : 단위전하당전기력 - 전기장은시험전하자체에의하여생기는것이아니다. 또한전기장의존재는원천전하또는전하분포의성질이며, 전기장이존재하기위해서는시험전하가필요하지않다. - 시험전하는전기장을탐지하는검출기역할을할뿐이다
cf Tst Chg =C 이라면 : Tst Chg =C 인경우의 Coulomb Foc 단위전하당전기력 F C cf Gvttonl Fld 중력장 Mm - 만유인력 FG G mg g G - 중력장이란질량 M 인행성의중심에서거리 되는모든면에 Tst Mss m=kg 을놓았을때받게되는중력의세기를의미. M " 중력장 cf Scl Fld : 중력장, Tmptu Fld, Pssu Fld 공간상의한표면에한개의값만대응 Vcto Fld : nd B Fld 공간상에 개의값이동시에대응, B 의통합 :
O 쿨롱력과전기장 Th Coulomb s Foc nd Th lctc Fld F P 점에서 가만드는전기장 F 의부호에따라전기장의방향이결정됨 ˆ o 여러점전하에의한전기장 Th lctc Fld Du to Pont Chgs : ˆ "Pncpl Of Supposton" 중첩의원리
두전하에의한전기장예제 3.4 그림과같이전하 과 가 x 축상에있고, 원점에서부터각각거리 와 b 에있다. A 축에있는점 P 에서알짜전기장성분을구하라. 풀이 A b j sn cos j sn cos b b cos cos b x x x sn sn b
두전하에의한전기장 계속, 뒤의설명이용 예제 3.4 B = 와 =b 인특별한경우 전기쌍극자 에점 P 에서전기장을구하라. C 점 P 가원점으로부터거리 일때, 전기쌍극자에의한전기장을구하라. 풀이 B cos cos cos 3 x 0 sn sn / cos 4 3/ / x 이므로 C 3 크기가같고반대부호인두전하가인접하여있는경우 전기쌍극자 lctc Dpol" 이라한다.
o 전기쌍극자 lctc Dpol : 크기는같지만부호가반대인두전하가거리 l 을두고떨어져있을때 x 3-4 보충 전기쌍극자의중심 O 에서 z 떨어진점 P 에서의 -Fld? - 대칭성에의해쌍극자를 x- 평면에잡아주면, 차원문제
Dfn "Dplo Momnt" : 크기는같지만부호가반대인두전하가거리 l 을두고떨어져있을때, 이계를전기쌍극자모멘트 lctc dpol momnt 라부른다. - lctc Fld b lctc Dpol Momnt : cf 반경 l/ 인고리의중심에서 z 떨어진점에서의전기장의세기 - Sngl Chg o 원형고리전하 의경우 : 거리가멀어짐에따라 D 이훨씬빨리소멸하게된다. cf Dpol Momnt 의방향 cf 전기장의방향 : "+" "-"
3.5 연속적인전하분포에의한전기장 lctc Fld of Contnuous Chg Dstbuton 많은전하들사이의거리가이들전하에서전기장을구하고자하는점까지의거리에비하여매우가까운경우가있다. 이런경우의전하계를연속적이라고한다. 즉, 밀집된전하계는선, 면또는부피에걸쳐연속적으로분포한전체전하와동일하다 ˆ lm 0 d ˆ ˆ ˆ wh, d pdv d da d d 부피전하밀도 volum chg dnst Q V 면전하밀도 sufc chg dnst Q A 선전하밀도 ln chg dnst Q
예제 3.5 전하막대에의한전기장 Sol 길이가 l 인막대에전체양전하 Q 가단위길이당전하 λ 로고르게퍼져있다. 막대의긴축한쪽끝으로부터 만큼떨어진점 P 에서전기장을구하라.
예제 3.6 균일한고리전하에의한전기장 전체양전하 Q 가반지름이 인고리에균일하게분포하고있다. 고리면에수직인중심축으로부터 x 만큼떨어져있는점 P 에서고리에의한전기장을구하라. Sol
예제 3.7 균일한원판전하에의한전기장 균일한표면전하밀도 σ 를갖는반지름 R 의원판이있다. 원판의중심을지나고수직인축위의점 P 에서전기장을구하라.
3.6 전기력선 lctc Fld Lns 전기력선 lctc fld lns 은전기장의모양을시각화하는편리한방법이다. 전기장벡터 는각점에서전기장의접선방향이다. 화살촉방향이전기장벡터방향이다. 전기력선의방향은전기장안에놓인양 + 의시험전하가받는힘의방향이다. 전기력선에수직인면을통과하는단위면적당전기력선의수는그영역안에있는전기장크기에비례하므로, 전기장이강한영역에서는전기력선들이서로가까이있고, 전기장이약한영역에서는멀리떨어져있다.
전하분포에대한전기력선을그리는원칙 전기력선은양 + 의전하에서시작하여음 - 의전하에서끝나야한다. 만일여분의전하가있으면, 전기력선은무한히멀리떨어진곳에서시작하거나끝날것이다. 양 + 전하에서나오거나음 - 전하에들어가는전기력선의수는전하의크기에비례한다. 두전기력선은교차할수없다.
3.7 균일한전기장속에서대전입자의운동 Moton of Chgd Ptcl n Unfom lctc Fld F 예제 3.8 양전하의가속 m m 거리 d 만큼떨어지고평행한전하판사이에균일한전기장 는 x 축과나란한방향이다. 양전하판에가까운점 A 에서질량 m 인양의점전하 를정지상태에서가만히놓으면, 이양전하는음전하판가까운점 B 쪽으로가속도운동을한다. A 입자가일정한가속도를받고있는입자로모형화하여 B 점에서입자의속도를구하라. Sol 이므로등가속도운동을한다. m v v x x 0 d 0 f f d v f d d m m - 전하가위치 d d 만큼이동하면서받는 ng = K K m mv m d d d K d
예제 3.9 전자의가속 그림과같이 =00N/C 인균일한전기장영역으로, 전자가처음속력 v =3.00 0 6 m/s 으로들어온다. 판의수평길이는 l =0.00m 이다. A 전자가전기장안에있는동안, 가속도를구하라. 풀이 F m 3.50 3 m / s F m 9.600 C00N 3 9.0 g m / C B 전자가시각 t=0에전기장안으로들어온다고가정하고, 전자가전기장을떠나는시간을구하라. x f x 0 0.00m 8 x f x vxt t t 3.330 sc 6 v v 3.000 m / s x C 전자가전기장안으로들어오는수직위치를 =0 이라고가정하고, 전자가전기장을떠날때의수직위치를구하라. f v t t f x 3 0 0 3.50 m / s 0.095m.95cm 3.330 8 s
음극선관 CRT Cthod R Tub x Osclloscop, TV 브라운관, 모니터, 등 o In Jt Pntng - Hot Col에의해 CCthod 가가열되면 열 전자 thml lcton 방출 : Cthod는음극역할 전자방출 - 열 전자는 F에서 Focusng - Focusng된전자는 Anod를통과 : Anod는양극역할 - 수평, 수직편향판을통하여전자의궤도는편향된다. - 편향된전자는 Scn에발라둔형광물질에부딪혀빛을낸다
cf In Jt Pnt - In 를뿜은후, Chgng Unt 에서대전시킨다. - 대전된 In 방울을편향시킨후, 종이에뿜는다. - dp : Dot P Inch.54cm 600dp.54cm/600 = 0.004cm 즉, 직경약 0.05mm 정도의 In 방울을뿜는다.