물리학의 가장 중요한 분야 중 하나는 정전기이며, 이는 정전기 모드 (즉, 정적 위치)의 하전 입자를 다룹니다. 1976 년, 라이덴 대학교의 네덜란드 물리학 자 피터 반 무스 첸 브로크 (University of Leiden)는 의도하지 않은 발견을했으며 정전기의 영향을 탐구했습니다. 정전기 (정전기 전기라고도 함)는 선사 시대로 거슬러 올라가는 자연 현상입니다. 나중에 프랑스 물리학 자 찰스 아우구스틴 드 쿨롱 (Augustin de Coulomb)은 이론적으로 쿨롱의 법칙으로 잘 알려져 있습니다.
하전 된 중공 구체는 표면에 정적 전하가있는 금속 구체이며 전류를 수행하지 않습니다.
구형 전하 쉘
균일하게 하전 된 구형 쉘은 포인트 전하와 유사한 방식으로 외부 필드와 상호 작용합니다 (균일하게 충전되는 한)
- 쉘은 두께 관련 효과를 무시할 정도로 구형 대칭이어야하며 얇아야합니다.
- 그것은 얇고 구형 대칭 쉘로 전하가 퍼지는 한 구형 쉘이 어떤 재료로 구성되는지 차이가 없습니다.
- 균일하게 하전 된 구형 쉘, 실린더 또는 플레이트에 의해 생성 된 분산 충전 전기장은 Gauss의 법칙을 사용하여 측정 할 수 있습니다. 우리는 가우스의 법칙을 사용하여 고르게 충전 된 구형 쉘의 전기장을 계산합니다.
가우스의 법칙에 따르면
가상의 폐쇄 표면의 순 전기 플럭스는 폐쇄 표면의 순 전하의 1 배에 해당합니다.
"가우스 표면"은 가상의 닫힌 표면에 주어진 이름입니다.
가우스 표면 내부의 순 전하가 Q 인 경우, 표면을 가로 지르는 순 전기 흐름은 =
입니다.
충전 된 중공 구의 전기장
- 도체가 반경 r을 가진 중공 구를 생성하는 데 사용된다고 가정합니다.
- +Q 쿨롱 전하로 인해 중공 구역이 긍정적으로 하전됩니다.
- 구의 표면 주위에 밀도가 같은 경우 +Q 전하가 균등하게 분포됩니다.
- 결과적으로 전체 시스템은 대칭입니다. 전기장의 방향은이 대칭에 따라 방사형 바깥 쪽 또는 안쪽으로됩니다.
- 대칭은 그렇지 않으면 손실됩니다. 요금이 긍정적이므로 구에 가까운 긍정적 인 포인트 전하는 그것을 격퇴 할 것입니다.
- 결과적으로 움직임은 반경 방향으로 바깥쪽으로됩니다. 대칭으로 인해 전기장의 크기가 중심에서 등거리 거리와 동일하다는 것을 추론 할 수 있습니다. .
이제 하전 된 구 및 동일한 중심과 동일한 반경을 가진 가상의 구체를 고려해 봅시다.
우리의 가우스 표면은 외부 구형 표면이며 Q =+Q는 가우스 표면 내부의 순 전하입니다. 가우스 표면을 통한 총 전기 플럭스, 가우스의
에 따르면
표면을 통해 E는 일정하게 유지됩니다. 표면과 중앙의 모든 장소 사이의 거리는 동일하기 때문입니다. 우리는 이전에 대칭으로 인해 e는 센터의 모든 등거리 위치에서 일정하게 유지 될 것이라고 말했습니다. 결과적으로 E는 통합 부호에서 추출 할 수 있습니다.
R의 반경과 Q의 전하가있는 중공 구를 고려하십시오. 내부 P 점 P가있는 구와 구체 내부의 전기장을 찾기 위해 가우시안 표면으로 r =op (r
가우스 표면을 통한 전기 플럭스 :
예 :R이 속이 빈 하전 금속 구의 반경 인 경우, 중앙에서 3r 거리와 3r 거리의 지점이 V?
ANS :중공 금속 구체의 전하 Q는 표면에 골고루 분포되어 구의 외부의 전위와 전기장이 구의 중앙에 배치 된 점 전하 Q와 동일하다는 것을 나타냅니다.
따라서 3R 거리에서 표면과 지점의 전위차는
정전기는 움직이는 전하가 없을 때만 발생하는 전자기 현상에 대한 연구로 정의됩니다. 이 현상은 시스템이 안정적인 평형 조건에 도달 한 후에 만 분명해질 것입니다.
하전 된 중공 구는 구 표면에 정적 전하를 포함합니다. 즉, 전류를 수행하지 않습니다. "정전기"라는 용어는 하전 입자가 지속적으로 고정 또는 휴식 상태에 있다는 사실에서 비롯됩니다. 정전기는 정적 모델에서 하전 입자를 전달하는 전류를 나타냅니다. 정전기에는 세 가지 기본 법이 있습니다. 비슷한 요금이 서로를 격퇴하고, 다른 요금은 서로를 끌어 들이고, 충전 된 품목은 중립적 인 물체로 그려집니다.
정전기
결론
