물리학

정전기학

쿨롱 힘, 전기장, 전위, 가우스 법칙 스케치.

기초

쿨롱 법칙

두 점전하 사이의 힘은 전하의 곱에 비례하고 거리 제곱에 반비례합니다. 방향은 같은 부호면 밀어내고 다른 부호면 끌어당깁니다. 상수 k = 1/(4πε₀) 입니다. 여러 전하가 있으면 힘을 벡터로 합칩니다. 이 페이지는 정지한 전하만 다룹니다. 움직이는 전하와 자기장은 전자기 항목으로 미룹니다.

전기장

전기장 E 는 시험 전하 q₀ 가 받는 힘을 q₀ 로 나눈 것입니다. 점전하의 장은 E = k q / r² 로 바깥을 향하거나(양) 안을 향합니다(음). 장선은 +에서 나와 −로 들어가며 교차하지 않습니다. 균일 장에서 힘 F = q E 가 일정합니다. 도체 안(정전기)에서는 E=0 이고 잉여 전하는 표면에 있습니다.

전위와 퍼텐셜 에너지

전위 V 는 단위 전하의 퍼텐셜 에너지입니다. 균일 장에서 ΔV = −E Δs (장을 따라 내려가면 전위가 떨어짐). 점전하 V = k q / r (무한대를 0으로). 퍼텐셜 에너지 U = q V 입니다. 전압은 전위차입니다. 등전위면에서는 일을 하지 않고 움직여도 U 가 같습니다. 장은 전위의 기울기 반대 방향입니다.

가우스 법칙 스케치

닫힌 면을 나가는 전기선속은 그 안 전하의 ε₀ 분의 일입니다. Φ_E = Q_encl / ε₀. 대칭이 좋으면(구·무한 평면·무한 선) 면의 E 크기를 바로 구할 수 있습니다. 가우스 면은 계산용 허구입니다. 대칭이 깨지면 적분 대신 수치나 중첩을 씁니다. 이 스케치는 정전기 맥스웰 식의 한 조각입니다.