전기력선의 특징 및 구도체의 전위 – 전기자기학 2장

 안녕하세요, 이번 포스팅은 전기력선의 특징 및 구도체의 전위 대한 내용입니다.

 전기력선의 특징, 구도체의 전위 그리고 동심구(중공도체)의 전위에 대해서 나름대로 정리해서 설명 드리도록 하겠습니다. 나름대로 상세하게 설명 드리도록 하겠습니다.

1. 전기력선의 특징

 전기력선의 특징에 대해서 아래 3가지로 정리를 하였습니다. 도체 내부와 표면, 그리고 직교의 상태의 특징을 가지게 됩니다.

  •  전기력선은 도체 내부에 존재하지 않는다
  •  전기력선은 도체 표면과 직교한다
  •  전기력선은 정(+)전하에서 나와 부(-)전하로 들어간다

 

 

2. 구도체의 전위

: 이번 포스팅에서 말씀드린 대로, 점을 확대를 하면 구가 되므로, 구도체 외부의 점을 입체로 확대하면 구가 되므로 구도체 외부의 전위는 점전하와 같습니다. 그리고, 내부의 전위는 전계와 마찬가지로, 표면전위와 같습니다.

 여기에서 추가적으로 설명을 드리면, 아래식에서, 전계 E=0이기 때문에, 전위가 0이 되는데, 전위의 변화량을 나타내는 Value 이기에, 표면에서의 전위와 내부에서의 전위의 변화량이 0인 것입니다.

 즉, 변화량이 없기 때문에, 둘 다 똑같다는 겁니다. 다시 말해, 표면 전위와 내부 전위가 같다는 말입니다. 관련 식으로 표현하면 V=Er (내부에서의 전위=표면에서의 전위)입니다.

 

1) 외부 ( r > a)

 

구도체-전위-공식1
구도체-전위-공식

 

2) 표면 및 내부 (r <= a) – 표면전위 = 내부전위

 

구도체-전위-공식2
구도체-전위-공식

 

 

 

 

3. 동심구(중공도체)의 전위

: 모양은, 구 안에 작은 구가 있는 형태입니다. 아래 사진을 보시면 더 이해가 빠르실 겁니다. 그리고, 아래 그림에서 표현한 것처럼, 중심에서 각 영역까지를 a, b, c로 거리를 나눠서 구분을 하였습니다.

 

동심구-전위-설명-사진1
동심구-전위

 

  이 부분은 공식을 그냥 냅다 외우는 사람도 있는데, 좀 더 기억을 오래 하시라고 아래와 같이 표현하였습니다. 중간이 (+) 이면, 그 다음 면에는 반대 극성이 (-)가 유도가 됩니다. 그리고 그 다음에는 (+)가 유도가 되는 거죠. 이 부분을 이해하시면 아래 공식을 외우시는데 더 도움이 되실 거라고 생각합니다.

 

 

동심구-전위-설명-사진2
동심구-전위

동심구-전위-수식
동심구-전위-수식

 

 

 

 이상입니다. 지금까지 전기력선의 특징 및 구도체의 전위 대해서 포스팅을 작성하였습니다. 날씨가 점점 더 추워지는 거 같습니다. 올 한해도 정말 쉼 없이(진짜 안 쉬었나?! ㅎㅎ) 달려온 거 같습니다.

 이렇게 블로그도 하고, 유튜브도 하고 정말 나름대로 도전이라는 것을 하고, 그것을 가꿔나가는 과정인 거 같습니다. 같이 공부하시는 분들도, 올 한 해 좋은 결실로 마무리 하시길 빌겠습니다. 항상 말씀 드리지만, 같이 공부하고, 같이 성장하시죠!

[참조 자료 출처 : gongkachu12.tistory.com]

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