[전자기] 전기력과 쿨롱의 법칙 그리고 전기장과 전기력선 특징

 

1. 전기력

 

전하들 사이에는 전하의 종류에 따라 인력 또는 척력이 작용하며 이를 전기력이라고 한다.

 

즉!  전하와 전하 사이에 작용하는 물리적인 힘을 의미함.

 

전기력의 단위는 N(뉴턴).

 

2. 쿨롱의 법칙

 

전기력을 거론하면서 빠질수 없는 법칙!이 바로 쿨롱의 법칙이다.

 

 

전하와 전하 사이에 작용하는 힘의 크기와 방향(인력 or 척력)을 결정 해 주는 법칙을 말하며

 

이 공식으로 구한 전기력의 값이 양의 값일 경우는 두 전하 사이에 척력이 작용

 

음의 값을 가질 경우는 인력이 작용하는 것이다.

 

왜냐!! 양의 값이라면! 부호가 같은 전하끼리의 곱이므로 척력!!

 

음의 값이라면 부호가 다른 전하끼리의 곱이므로 인력이 작용한다는 것이다!

 

그리고 k 는 비례 상수를 의미한다.

 

전하와 전하 사이에 어떠한 물질이 있는가에 따라서 값이 바뀐다.

 

일반적으로 진공을 기준으로 하며, 진공일 경우 

 

이다.

 

q는 전하의 전하량을 의미하며 전하의 세기가 얼마나 되느냐 하는 것을 말한다.

 

참고로 전자 하나의 전하량은 

이다.

 

 

3. 전기장

 

우리가 흔히 말하는 중력장이라는 것이 있다.

 

중력의 영향을 미치는 공간을 말하며, 중력장 안에서는 항상 중력의 영향을 받는 다는 것이다.

 

그리고 중력장 안에서 위치가 확인된다면, 얼마나 많은 힘을 받고 있으며 힘의 방향이 어느쪽인지 알수 있다.

 

(물론 중력의 방향은 지구의 중심 방향이겠죠?!)

 

전기장도 마찮가지이다.

 

전기장은 전하 주위의 전기력이 미치는 범위의 공간을 말하는 것이다.

 

전기장의 정의를 다시 내려본가면 전기력이 가해지고 있는 공간을 말하며,

 

방향은 전기장 내에서 +1C의 전하를 두었을 때 받는 방향이라고 할수 있다.

 

전기장에서 받는 전기력(F)는 전기장의 세기 (E)가 셀수록 커진다.

 

F=qE  이며, 이는 E = F/q로 표현 가능하다.

 

 

 

 

참고로 전기장 내에 도체를 두면 도체 내부에서의 전기장은은 0이다.

 

도체 내의 자유 전자들이 전기장에 의해 (+) , (-)로 배열 되게 되며, 이로 인해 서로 상쇄가 되기 때문에 전기장이 0이 된다.

 

(전기장이 0이니...전기력선이 존재하지 않는다는 것도 참고!)

4. 전기력선

 

+1C의 단위 전하를 전기장에 두었을 때 단위전하가 힘을 받는 방향의 퀘적을 전기력 선이라고 함.

 

 

5. 전기력선의 특징

 

① 전기력선은 양(+)전하로부터 발생하고(나오고) 음(-)전하에서 끝난다(들어간다).

 

② 도중에 갈라지거나 교차하지 않는다.

 

③ 전기력선의 밀도가 높은 곳은 전기장의 세기가 센곳을 뜻한다.

 

④ 전기력선 위의 한점의 접선방향은 그 점에서의 전기장 방향이다.

 

⑤ 전기력 선은 도체의 표면에서 수직으로 나타난다.