문제 #14866

Question

판 간격이 d 인 평행판 공기콘덴서 중에 두께 t 이고, 비유전율이 \epsilon_S 인 유전체를 삽입하였을 경우에 공기의 절연파괴를발생하지 않고 가할 수 있는 판 간의 전위차는? 단, 유전체가 없을 때 가할 수 있는 전압을 V 라 하고 공기의 절연내력은 E_O 라 한다.

Accepted Answer

이 문제는 유전체가 삽입된 평행판 공기 콘덴서에서 절연 파괴 없이 가할 수 있는 최대 전위차를 구하는 문제입니다. 핵심 개념은 다음과 같습니다. 1. **유전체 삽입 시 전기장 변화:** 비유전율 $\epsilon_s$인 유전체가 삽입되면, 유전체 내부의 전기장은 공기보다 $\epsilon_s$배 약해집니다. 2. **절연 파괴 조건:** 공기의 절연내력 $E_O$를 넘어서는 전기장이 가해지면 절연 파괴가 발생합니다. 정답 4번은 유전체가 삽입된 부분과 공기 부분의 전기장 분포를 고려하여 계산된 최대 전위차를 나타냅니다. 유전체가 삽입된 두께 $t$ 부분에서는 전기장이 약해지므로, 전체 판 간 전위차는 유전체가 없을 때보다 더 높게 가할 수 있게 됩니다.

문제 1