전기기사 도체의 성질과 정전용량 · 2011년 3차 3번 문제와 정답

쉬운 설명

정답은 ③ 이다. 대전도체 내부는 전계가 0 이라 전위가 어디서나 같고, 표면 전위와 같기 때문이다. 이 문제는 전하를 띤 도체 안쪽의 전위가 어떤 값인지를 묻는다. 바탕 개념은 도체의 등전위이다. 도체 안에서는 전하가 자유롭게 움직인다. 전계가 남아 있으면 전하가 움직이므로, 전하가 멈춘 정전기 상태에서는 도체 안의 전계가 0 이다. 전계가 0 이면 안쪽 어느 두 점 사이의 전위차도 0 이다. 그래서 도체 내부의 전위는 표면 전위와 같은 값으로 일정하다. 그 값이 0 일 필요는 없다. 전위는 단위 전하가 가지는 전기적인 위치에너지로, 전위차가 있어야 전하가 움직인다. 도체 안에 전위차가 남아 있으면 전하가 계속 움직일 텐데, 정전기 상태에서는 그런 흐름이 없다. 그러니 도체 안은 한 덩어리의 같은 전위이다.