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전기기능사 전기이론 · 전기장과 전위

Electric Field & Potential

전기장은 전하가 힘을 받는 공간이고, 전위는 그 공간의 각 점이 갖는 전기적 위치 에너지를 전하 1 C 당으로 나타낸 값이다. 전기장의 세기 E = F/q = V/d, 전위와 에너지의 관계 V = W/Q, 등전위면의 성질을 다룬다. 그림은 간격 d = 10 m 로 둔 평행판 사이의 전기장(화살표)과 등전위선(초록 점선)이에요. 전압 V 슬라이더(10 ~ 100 V)를 옮기면 왼쪽 판 전압과 등전위선 값, 위쪽 E 값이 함께 바뀌어요.

전기장이란

💡 전하가 힘을 받는 공간
①전하 주위에는 눈에 보이지 않지만 다른 전하에 힘을 미치는 공간이 생긴다
②그 공간에 다른 전하를 놓으면 힘을 받는다
③이 공간을 전기장(전계)이라 하고, 세기는 +1 C 이 받는 힘으로 정한다
④단위는 [N/C] 이고, [V/m] 와 같아요
전기장의 세기
E = Fq = Vd
E: 전기장 [V/m] · F: 힘 [N] · q: 전하 [C] · V: 전압 [V] · d: 거리 [m]

평행판 사이 전기장

50 V

d = 10 m 로 두면 E = V/d = 50/10 = 5.0 V/m

💡 전기장의 특징
①방향은 (+) 판에서 (−) 판 쪽이다
②평행판 사이에서는 세기가 어디서나 같은 균일한 전기장이다
③전압이 높을수록 전기장이 세진다
④초록 점선은 등전위선이고, 전위가 같은 점을 이은 선이에요

전위(전압)란

🏔️ 전위는 전기적 위치 에너지
①전위는 +1 C 의 전하가 그 점에서 갖는 위치 에너지다
②양전하는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 힘을 받아 움직인다
③두 점의 전위 차이가 전위차, 곧 전압이다
④전압 1 V 는 1 C 을 옮기는 데 1 J 의 일이 드는 차이예요
전위와 에너지
V = WQ
V: 전위 [V] · W: 에너지 [J] · Q: 전하 [C]
🔑 등전위면이란
①전위가 같은 점들을 이은 면이다
②등전위면 위에서 전하를 옮기는 데는 일이 들지 않는다
③전기장은 등전위면과 늘 수직이다
④그림의 초록 점선이 평행판 사이 등전위면을 옆에서 본 모습이에요

정리

전기장의 세기
E = Vd
전압 ÷ 거리 = 전기장
전기장과 힘
E = Fq
전하 1 C 이 받는 힘
전위(전압)
V = WQ
전하 1 C 당 에너지
🎯 시험에서 묻는 것
①평행판 사이 전기장은 E = V/d
②전기장 방향은 (+) → (−)
③등전위면은 전기장과 수직이다
④전위는 1 C 당 위치 에너지다
⑤단위는 E 가 [V/m], V 가 [V] 예요

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