전기기사 기출문제 · 2014년 3차 9번 문제와 정답

쉬운 설명

정답은 ③ 이다. 정전계는 전하가 멈춘 상태이고, 그때의 전하 분포는 전계 에너지가 최소가 되는 분포이기 때문이다. 이 문제는 정전계(정지한 전하가 만드는, 시간에 따라 변하지 않는 전기장)의 성질을 묻는다. 전계 에너지는 전기장 안에 저장된 에너지로, 전하가 어떻게 놓여 있는지에 따라 달라진다. 전하가 자유롭게 움직이는 도체에서는 전계 에너지가 가장 작아지는 분포에서 전하가 멈춘다. 이를 톰슨의 정리라고 한다. 전하가 있는 한 전계 에너지는 0 이 아니고, 무한대인 것도 아니다. 정전계의 에너지는 전하가 놓일 수 있는 여러 분포 가운데 가장 작은 값이다. 그래서 「최소」라고 한 ③ 이 정전계의 뜻과 맞는다. 「최대」라고 한 ④ 는 방향이 반대이고, 「항상 0」이나 「항상 무한대」라고 한 ① ② 는 정전계의 뜻이 아니다.