문제 #18404

Question

평행판 공기콘덴서의 양극판에 +\rho[C/m^2], - \rho[C/m2] 의 전하가 충전되어 있을 때, 이 두 전극 사이에 유전율 \epsilon[F/m] 인 유전체를 삽입한 경우의 전계의 세기는 몇 [V/m] 인가? (단, 유전체의 분극전하밀도를 +\rho_P[C/m^2], - \rho_P[C/m^2] 라 한다.)

Accepted Answer

이 문제는 유전체가 삽입된 평행판 콘덴서의 전계 세기를 묻고 있습니다. 핵심 개념은 **전속 밀도(D)와 전계 세기(E)의 관계** 및 **유전체의 분극 현상**입니다. 정답은 2번 $\frac{\rho - \rho_P}{\epsilon_0}$ 입니다. 유전체가 삽입되면 외부 전하에 의한 전계와 유전체 분극에 의한 반대 방향의 전계가 존재하게 됩니다. 전속 밀도 $D$는 외부 전하 밀도 $\rho$와 같으며, $D = \epsilon_0 E_{free} + P$ 입니다. 여기서 $P$는 분극 강도로, $P = \epsilon_0 \chi_e E_{free}$ 이고, $D = \epsilon E$ 입니다. 따라서 $E = \frac{D}{\epsilon} = \frac{\rho}{\epsilon}$ 입니다. 하지만 문제에서는 분극 전하 밀도 $\rho_P$를 이용하여 전계 세기를 표현해야 합니다. 외부 전하 밀도 $\rho$에 의해 형성된 전계에서 분극 전하 밀도 $\rho_P$에 의

문제 1