문제 #15910

Question

무한히 넓은 두 장의 도체판을 d[m] 의 간격으로 평행하게 놓은 후, 두 판 사이에 V[V] 의 전압을 가한 경우 도체판의 단위 면적당 작용하는 힘은 몇 [N/m^2] 인가?

Accepted Answer

이 문제는 평행한 두 도체판 사이에 작용하는 단위 면적당 힘을 구하는 문제입니다. 핵심 개념은 **전기장의 에너지 밀도**와 **가상 변위**입니다. 두 도체판 사이의 전기장은 균일하며, 그 크기는 $E = V/d$ 입니다. 이 전기장에 의해 저장된 에너지 밀도는 $u = \frac{1}{2}\varepsilon_0 E^2$ 이고, 이를 단위 면적당 힘으로 변환하면 $f = u$ 가 됩니다. 따라서 정답은 $f = \frac{1}{2}\varepsilon_0 (\frac{V}{d})^2$ 입니다.

문제 1