2009-10-29
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신정화(kiral2003)
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학원에서 정전기 유도에 대한 내용을 가르치고 있는데 어떤 문제에서 지금 과선생님이랑 논쟁을 펼치고 있습니다 혹시 제가 잘못 알고 있지는 않는지 알고 싶어 이렇게 질문하게 되었습니다
대전 되지 않은 검전기에 대전체 플라스틱 막대를 접촉 시킬때 금속판과 금속박에서 일어나는 현상중 금속박에서는 정전기 유도 현상이 일어나지 않는다 vs 정전기유도가 맞다로 논쟁중입니다 정전기는 물체의 직접적 접촉이나 전기장안에 있을때 일어난다고 알고 있는데 정확한 답변을 구하기가 어렵습니다 그래서 여기 코센에 문의하게 되었습니다
정확하게 확실한 답변 좀 부탁드립니다
- 정전기 유도
- 정전기
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 3
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답변
이응신님의 답변
2009-10-29- 2
정전기 유도란 전하의 이동이 일어나지 않고 전하가 분포를 끝내는 현상을 말합니다. 전하의 분포를 일으키는 원인으로는 외부에서 전하를 가하거나 (떨어져서) 접촉을 시켜서 가하는 경우로 나누어 볼 수 있습니다. 대상 물체가 도체일 경우와 부도체인 경우로 나누어 생각할 수도 있는데 1. 도(전)체 도체는 내부에서 전자의 이동이 자유롭기 때문에 도체와 떨어져 대전체가 왔을 때, (예를 들어 대전시킨 플라스틱이나 에보나이트 막대) (+)로 대전된 대전체가 왔다면 반대극성인 (-)가 대전체 가까이 몰려들고 반대편에는 전자가 부족한 상태가 되므로 (+)전하를 가지게 됩니다. 전자기책에 보면 꼭 대전된 부도체가 오지 않고 전하 한 개가 왔을 때 거울영상법 등을 통해 전하유도를 계산하고 있습니다. 이런 경우가 대표적인 정전기유도라고 할 수 있습니다. 2. 부도체 부도체(또는 절연체)인 경우 전하의 이동이 없으므로 정전기 유도가 일어나지 않고 유전분극만 일어납니다. 즉, 부도체의 전자분포가 바뀌어 대전체 가까이는 반대전하가 오고 서로 인접한 분자끼리 계속 반대전하가 분포를 해서 (전자의 이동이 일어나지 않고 분자내에서 한쪽으로 쏠리는 현상) 반대편에는 대전체와 같은 전하를 갖게 됩니다. 이런 경우 정전기 유도라고 말하는 사람도 있으나 전하 분포 또는 분극전하 분포라는 말을 사용합니다. (물론 정전기 유도라고 해도 됩니다) 대전체가 물체에 접촉을 할 때는 사정이 달라집니다. 대전체의 잉여전하(즉, 대전결과로 나타나는)가 도체인 경우에는 도체의 표면으로 옮겨갑니다. 이것은 도체에는 이미 전하가 중성이 되므로 안으로 들어갈 수 없고 잉여전하는 도체의 표면에만 존재하므로 도체의 내부에는 표면의 전하에 의한 분포를 합니다. 이럴 때 정전기 유도라고 말하기는 곤란하지 않은가 생각합니다. 물론 외국 논문을 보면 동전기의 원인으로 도체의 표면에 불균일한 잉여전하 분포로 인한 내부 전하의 이동이라고 주장하는 사람도 많습니다. 부도체에다 잉여전하를 접촉시켜주면 대전체에 있던 잉여전하가 재분포를 해서 부도체의 표면으로 넘어갑니다. 이런 경우 전하는 표면 분자들의 전하 분포(부도체에서)에 의해 반 데르 발스 힘에 의해 전하를 잡아둡니다. 논쟁이 된 문제는 대전체를 중성인 검전기에 대면 어떻게 되느냐는 문제입니다. 이 경우 대전체의 남아도는 전하가 금속의 표면을 따라 가면서 전하 사이의 간격이 서로 미는 힘과 표면의 곡률반경에 의해 분포를 합니다. 따라서 금속박에서 표면에 전하가 분포를 하므로 서로 같은 전하가 미는 힘이 생겨 금속박이 벌어지게 되는 것입니다. 분포는 전하 사이의 거리와 표면의 곡률에 의해 결정이 되므로 전하가 골고루 분포할 수도 있고 어느 한쪽으로 몰려있을 수도 있습니다. 이런 경우도 두 가지로 나누어 볼 수 있는데... 대전체를 검전기의 머리 부근에 가까이 가져와서 멀리 떨어진 금속박에는 대전체와 같은 전하 분포를 해서 (즉, 정전기 유도로 인한 분포) 같은 전하끼리 미는 힘 때문에 금속박이 벌어지고... 대전체를 머리에다 접촉을 시키면 대전체에 있던 전하가 금속 전체로 퍼져 나가 금속박에 같은 전하가 (금속의 표면 위에 분포를 해서) 서로 밀게 되는 것입니다. 두 가지 경우 모두 고교 과정에서 (또는 중학교에서) 다루므로 두 가지를 구분해야겠지요. 선생님들께서 정확하게 구분을 못하면 학생들도 마찬가지겠지요^^ * 정전기 유도는 대전체가 검전기에 접촉되지 않았을 때 검전기를 이루는 금속 내부에서 전하분포에 의해 금속박이 벌어지는 경우고 (즉, 전하분포가 금속 내부에서 일어남), 대전체를 검전기에 접촉시켰을 때는 검전기를 이루는 금속의 표면에 남아도는 전하들이 분포를 해서 금속박이 벌어지는 경우입니다. >학원에서 정전기 유도에 대한 내용을 가르치고 있는데 어떤 문제에서 지금 과선생님이랑 논쟁을 펼치고 있습니다 혹시 제가 잘못 알고 있지는 않는지 알고 싶어 이렇게 질문하게 되었습니다 >대전 되지 않은 검전기에 대전체 플라스틱 막대를 접촉 시킬때 금속판과 금속박에서 일어나는 현상중 금속박에서는 정전기 유도 현상이 일어나지 않는다 vs 정전기유도가 맞다로 논쟁중입니다 정전기는 물체의 직접적 접촉이나 전기장안에 있을때 일어난다고 알고 있는데 정확한 답변을 구하기가 어렵습니다 그래서 여기 코센에 문의하게 되었습니다 >정확하게 확실한 답변 좀 부탁드립니다 -
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안길홍님의 답변
2009-10-29- 0
정전기 유도는 말이 의미하는 바와 같이 직접 접촉하는 것이 아니고 떨어져서 정전기가 유도 되는 것입니다. 첨부 그림을 참고하세요. 직접 접촉하게 되면 전도(conduction)가 일어나며, 떨어지면 유도(induction)가 일어납니다. -
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이상후님의 답변
2010-01-25- 0
>학원에서 정전기 유도에 대한 내용을 가르치고 있는데 어떤 문제에서 지금 과선생님이랑 논쟁을 펼치고 있습니다 혹시 제가 잘못 알고 있지는 않는지 알고 싶어 이렇게 질문하게 되었습니다 >대전 되지 않은 검전기에 대전체 플라스틱 막대를 접촉 시킬때 금속판과 금속박에서 일어나는 현상중 금속박에서는 정전기 유도 현상이 일어나지 않는다 vs 정전기유도가 맞다로 논쟁중입니다 정전기는 물체의 직접적 접촉이나 전기장안에 있을때 일어난다고 알고 있는데 정확한 답변을 구하기가 어렵습니다 그래서 여기 코센에 문의하게 되었습니다 >정확하게 확실한 답변 좀 부탁드립니다 정전기 유도는 도체 및 부도체에 대해서 정의될 수 있습니다. 잘 설명된 URL을 링크합니다. 참고하세요.