전기기사 유전체 경계조건 · 2010년 3차 16번 문제와 정답

쉬운 설명

정답은 ② 「두 경계면에서의 전위는 서로 같다」이다. 전위는 경계에서 끊기지 않고 이어지기 때문이다. 이 문제는 두 유전체의 경계에서 정전계가 만족하는 조건을 고른다. 바탕 개념은 경계조건이다. 전위(전기적인 높이)는 경계 양쪽에서 같은 값으로 이어진다. 경계에서 전위가 뚝 끊기면 그 자리의 전계가 무한대가 되어 모순이다. 이와 함께 전계는 접선성분(경계면을 따르는 성분)이 같고, 전속밀도는 법선성분(경계면에 수직인 성분)이 같다. 따라서 「전속밀도의 접선성분이 같다」와 「전계의 법선성분이 같다」는 짝이 거꾸로 된 설명이다. 또 전속은 유전율이 작은 쪽이 아니라 큰 쪽으로 더 모이는 경향이 있다. 정리하면 경계에서 같은 것은 전위, 전계의 접선성분, 전속밀도의 법선성분이고, 달라지는 것은 전계의 법선성분과 전속밀도의 접선성분이다.