전기기사 가우스 법칙과 전기력선 · 2021년 2차 1번 문제와 정답

쉬운 설명

정답은 ② 「전기력선은 도체 표면과 직교한다」이다. 정전기 상태의 도체 안에는 전계가 없고 도체 표면은 전위가 모두 같은 면이 되기 때문이다. 이 문제는 전기력선이 도체와 어떤 모양으로 만나는지를 묻는다. 전기력선은 전기가 어느 방향으로 힘을 주는지 보여 주려고 그린 가상의 선이며, 선이 향하는 쪽이 +전하가 받는 힘의 방향이다. 정전기 상태에서는 도체 안의 전하가 더 움직이지 않으므로 도체 안의 전계는 0 이고 전기력선도 없다. 도체 표면은 전위가 모두 같은 면(등전위면)이다. 전기력선은 전위가 같은 면과 항상 직각으로 만나므로 도체 표면에서 수직으로 나가거나 들어온다. 전기력선은 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 향하고, 서로 교차하지 않는다. 그러므로 전기력선이 등전위면과 평행하다거나 도체 안에 존재한다는 말은 성립하지 않는다. 그림에서 빨간 화살표가 전기력선이며, 도체 표면과 직각으로 만나는 모습이다.