전기기사 유전체 경계조건 · 2013년 2차 3번 문제와 정답

쉬운 설명

정답은 ① 이다. 옳지 않은 설명을 고르는 문제이다. 경계조건에서 말하는 표면전하 밀도는 구속전하가 아니라 자유전하의 면밀도이기 때문이다. 이 문제는 유전체 경계면에서 전하가 어떻게 다뤄지는지를 묻는다. 바탕 개념은 자유전하와 구속전하의 구분이다. 자유전하는 밖에서 가져다 놓은 전하이고, 구속전하는 유전체가 분극되어 원자 안에 묶여 생긴 전하이다. 완전 유전체는 전기가 흐르지 않는 절연체이므로 그 안에는 자유전하가 없다. 경계면에 자유전하를 일부러 놓지 않는 보통의 경우 표면전하 밀도는 0 이다. 그래서 ② 와 ④ 는 옳고, 구속전하라고 쓴 ① 이 틀린 설명이다. 보기 ③ 과 ④ 는 경계면에 전하가 있는 경우와 없는 경우를 각각 설명한다. 외부에서 준 전하가 있으면 양쪽의 전속밀도 수직 성분이 달라지고, 그런 전하가 없으면 같다. 문제를 풀 때는 구속전하와 자유전하라는 두 낱말이 바뀌어 쓰이지 않았는지 먼저 살피면 된다.