단위 양전하(+1C)가 갖는 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지이다.
전위는 기호로 V로 나타내고, 단위는 주로 V=J/C을 사용한다.
전위의 단위 V는 '볼트'로 읽는다.
쿨롱 상수를 k라 할 때, 전하량이 +q인 점전하가 거리 d만큼 떨어진 곳에 만드는 전위는 kdq이다.
그림과 같이 xy 평면의 원점 O에 전하량이 +Q인 점전하 P가 고정되어 있다.
xy 평면의 점 A와 B에서 각각 전위를 구해보자.
A와 P 사이의 거리는 d이므로 A에서 전위는 kdQ이고,
B와 P 사이의 거리는 2d이므로 B에서 전위는 k2dQ이다.
두 지점 사이의 전위차이다.
전압은 기호로 V 또는 ΔV로 나타내고, 단위는 주로 V=J/C을 사용한다.
그림과 같이 xy 평면의 원점 O에 전하량이 +Q인 점전하 P가 고정되어 있다.
xy 평면의 점 A와 B 사이의 전압 V를 구해보자.
전압은 두 지점 사이의 전위차이다.
A에서 전위는 kdQ, B에서 전위는 k2dQ이므로
V=kdQ−k2dQ,
V=k2dQ이다.
아래 그림과 같이 세기가 E인 균일한 전기장 내에서 전하량이 +q인 전하를 가만히 놓았다고 해보자.
E=qF전기, F전기=Eq이므로 전하는 전기장과 나란한 방향으로 세기가 Eq인 전기력을 받아 오른쪽 방향으로 이동한다.
전하가 d만큼 이동하였을 때, 알짜힘인 F전기가 한 일은 F전기d=Eqd이다.
전위는 단위 양전하(+1C)가 갖는 전기력에 의한 퍼텐셜 에너지이며,
전기력이 한 일은 전하량이 +q인 전하의 퍼텐셜 에너지 변화량과 같으므로 F전기d=Eqd=qΔV이다.
Eqd=qΔV, Ed=ΔV에서 ΔV의 단위는 V, d의 단위는 m이므로 E의 단위는 V/m로도 나타낼 수 있다.
정답: $4$
쿨롱 상수를 k라 할 때, 전하량이 +q인 점전하가 거리 d만큼 떨어진 곳에 만드는 전위는 kdq이다.
(가)의 p에서 전위는 k2dqA+kdqB이고,
(나)의 p에서 전위는 kdqA+k2dqB이다.
p에서 전위는 (가)에서가 (나)에서의 23배이므로
k2dqA+kdqB=23×(kdqA+k2dqB),
qAqB=4이다.
따라서 정답은 4번이다.
정답: $3$
F전기=Eq이므로 A는 +x 방향으로 세기가 Eq=3N/C×1C=3N인 전기력을 받아 +x 방향으로 이동한다.
A가 x=0에서 x=2m까지 2m 이동하였을 때, 알짜힘인 F전기가 한 일은 3N×2m=6N⋅m=6J이다.
물체에 작용하는 알짜힘이 한 일은 물체의 운동 에너지 변화량과 같으므로
6J=21×3kg×v2,
6kg⋅m2/s2=23kg×v2,
v=2m/s이다.
따라서 정답은 3번이다.
