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제목 [Harry Kim] Ap physics C: E&M E1-18
Ap physics C: E&M 실전문제풀이 MCQ 1
작성자 the*** 등록일 2025-04-23 오전 12:56:01

선생님 안녕하세요 문제 풀이하다가 E1-18문제에서 헷갈리는게 있어서요. 

capacitor 에서 distance가 decrease되면 E field도 decrease 하는거 아닌가요? D번이 맞는 이유도 이해가 되는데 왜 E번은 답이 아닌지 이해가 안되요.

답변해주셔서 감사합니다.

2025-04-24 오후 11:15:40
>> capacitor 에서 distance가 decrease되면 E field도 decrease 하는거 아닌가요? 

 

 

아닙니다. 이 문제의 경우 d 가 변해도 E field 는 constant 입니다. 

 

이 문제는 capacitor 가 isolated 되어 있는 상황입니다. battery 를 붙여서 capacitor 에 charge 는 

저장시켜놓고 이제 battery 는 떼어 낸 상태이지요. 끊어져 있다고 생각하면 됩니다. 끊어져서 circuit 이

형성이 안되므로 capacitor 에 저장된 charge Q 는 변할 수가 없습니다. 어디서 새로 들어오거나 또는 

어디로 도망갈 길이 없는 것입니다. 

 

plate 간의 거리를 멀리하면 capacitance C 가 decrease 하므로 에너지 식 Q^2/(2C) 에서 에너지가 

증가합니다. isolated 상황에서는 Q 가 constant 이므로 이 식을 썼습니다. 참고로, 만약 battery 가 

계속 연결이 되어 있어서 voltage V 가 constant 인 상황이라면 에너지 = (1/2) CV^2 식을 쓰게 되구요.

capacitor 에 저장된 에너지가 증가한다는 것은 밖에서 누가 capacitor 에게 work 을 해주었다는 뜻입니다.

즉, capacitor 의 plate 들은 자기 자리에 가만히 있고 싶어하는데 우리가 plate 사이의 거리를 잡아 늘리려고

밖에서 애써서 힘을 주어 억지로 벌렸다는 것을 의미합니다.

 

그리고, Q = CV 식에서 Q 가 그대로 있는데 C 가 감소하므로 V 는 증가합니다. C 가 plate 사이의 거리 d 에

반비례 하므로 CV 를 constant 로 유지시키려면 V 는 d 에 비례해서 늘어나게 됩니다. V = Ed 이므로 

E 가 constant 로 그대로 있어야 V 가 d 에 비례하게 되겠죠. 

 

달리 설명할 수도 있습니다. plate 의 surface charge density σ 를 라고 할 때 Electric field 는 

E = σ/ε 라는 것은 알고 있어야 합니다.  이 식에서, Q 가 변하지 않으면 σ = Q/A 도 변하지 않을테고, 

E field 역시 변하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 

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