전기기사 가우스 법칙과 전기력선 · 2015년 3차 5번 문제와 정답

쉬운 설명

정답은 ① 이다. 도체 표면은 등전위면이고 전기력선은 등전위면과 직각이기 때문이다. 이 문제는 전기력선의 성질을 바르게 말한 보기를 고르는 문제이다. 전기력선은 양전하에서 나와 음전하로 들어가는 가상의 선이고, 선의 접선 방향이 그 점의 전계 방향이다. 전위가 같은 점을 이은 면이 등전위면이다. 전하가 정지한 도체 안에서는 전계가 0 이고 표면은 등전위면이 된다. 그래서 표면을 따라 전계 성분이 있을 수 없고 전기력선은 표면에 수직으로만 나온다. 전기력선은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향한다. 예를 들어 도체 표면에서 전기력선이 비스듬히 나온다고 해 보자. 그러면 표면을 따라 흐르는 전계 성분이 생기고, 그 성분이 도체 안의 자유전자를 움직인다. 전자가 움직이면 표면의 전위 차이가 없어질 때까지 멈추지 않는다. 그래서 전하가 멈춘 상태에서는 전기력선이 표면에 수직일 수밖에 없다.