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2016-04-20 16:15:41
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1. 마찰 전에 두 물체가 같은 전위를 유지하고, 하전되어있지 않았다고 하면, 나머지는 다 상쇄되고 이동한 전자에 의한 영향만 계산하면 되기 때문입니다.
이해를 돕기 위해서, 마찰시킨 작은 면적은 두 물체간에 서로 같을테고, 양성자 N개 전자 N개 해서 전하량이 0 이었다면
n 개의 전자가 개당 e 의 전하량을 가지고 있으니, 한쪽은 이동한 양성자 N개 전자 N+n개 해서 총 -ne 의 전하량,
전자가 빠져나간 반대쪽은 양성자 N개 전자 N-n개 해서 +ne 의 전하량을 가진 두 물체 간의 인력을 계산한겁니다.
2. 기준점이 어디냐에 따라 다른데요, W/q 에서 W 를 구하고 싶으신거지요?
별도로 기준점이 정해지지 않은 경우 전하로부터 무한히 먼 점을 기준으로 삼습니다. 적분 꼴로 나타납니다. 전하로부터의 거리를 r 이라 하면
dW = F(r)dr 이므로
W = ∫ (∞ to 3) [kQq/r^2] dr
V = W/q = kQ ∫ (∞ to 3) [1/r^2] dr
3. 도체 내부에서는 전자가 자유롭게 이동하기 떄문에, 도체 내부에는 전기장이 0이 되며, 이에 따라 도체 내에서 전하를 이동시키는 데 드는 일의 양은 0입니다. 그러므로 V = W/q 에서 전위차 역시 0입니다.
4. "전지를 연결한 채" 라는 말에서 바로 나와야 하는 결론은 "전압은 유지된다" 는 사실입니다. 부도체니까 쇼트가 나지는 않을거고, 공기보다 유전율이 높은 물질이라고 생각합시다. 그렇다면 축전기의 전기용량 C가 증가한 셈입니다.
ㄱ. Q = CV 에서 C가 증가, V 는 유지되므로 Q는 증가합니다. 거짓.
ㄴ. 전지를 연결했다는 말에서 V는 유지됩니다. 거짓.
ㄷ. E = V/d 에서 V와 d 가 일정하므로 전기장 역시 유지됩니다. 거짓.
ㄹ. 다 거짓이니 이놈이 참이겠....는 농담이고 ㅋㅋㅋ W = 1/2 CV^2 에서 C가 증가하므로 증가합니다. 참
1/2 Q^2/V 를 쓰지 않는 이유는 ㄱ에서 밝혔듯 Q도 증가 V도 증가하기 때문입니다.
마지막 문제의 경우 문제가 전지를 연결해서 충전한 후, 스위치를 끊고..... 라는 식으로 나오면 'Q는 일정하다' 를 전제로 두고 푸시면 됩니다.