[070-23-07] 전자기학 : 균일한 전기장 속 하전입자의 운동 - Motion of a Charged Particle in a Uniform Electric Field

제목 그대로,

균일한 전기장이 형성되어 있는 공간에 놓인,

질량 m, 전하량 q 를 갖는 입자에 대한 이야기를 아주 간단하게 하는걸로 23장을 마치자.

 

여기서 균일한 전기장 (uniform electric field) 은 공간 전체에서 그 크기와 방향이 모두 일정한 전기장을 의미한다.

 

 

우리는 아래 글에서 하전입자와 전기장의 상호작용에 대한 이야기를 했었다.

https://physicslog.tistory.com/entry/064-23-04-%EC%A0%84%EC%9E%90%EA%B8%B0%ED%95%99-%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%9E%A5-%EC%86%8D%EC%9D%98-%EC%9E%85%EC%9E%90-Particle-in-a-Field-Electric

[064-23-04] 전자기학 : 전기장 속의 입자 - Particle in a Field (Electric)

 

 

이에 따라 전기장 E 에 의해 전하량 q 를 갖는 입자는 아래의 관계를 만족하는 힘을 받는다.

 

이제 좀 익숙해졌을, 고립계의 개념을 이용해서 입자에 작용하는 힘이 입자가 포함된 공간에 형성되어 있는 전기장에 의한 것 뿐 이라면, 이제 문제는 질량 m 을 갖는 입자와 여기에 작용하는 힘에 관한 문제가 된다.

 

역학 문제가 된다는 얘기.

 

이 사실을 식으로 쓰면 아주 간단하다.

 

공간에 형성된 전기장 때문에 전하 q 가 힘을 받고,

이 힘은 질량 m 인 물체를 움직인다.

 

질량에 힘이 작용했으니 가속도가 발생했을텐데, 이 가속도는 위 식에 의해 아래의 형태가 된다.

 

사실 여기까지만 해도 얘기는 끝나지만, 약간 덧붙이자면,

 

입자에는 균일한 전기장에 의한 힘만 작용하고, 그 외 입자의 운동을 제한하는 어떤것도 존재하지 않으니까 이제 우리는 입자의 운동을 균일한 가속도가 작용하는 운동으로 기술하는게 가능하고, 일정한 가속도를 갖는 입자의 운동은 사실 다루기 아주 쉽다.

https://physicslog.tistory.com/entry/029-%EC%97%AD%ED%95%99-1%EC%B0%A8%EC%9B%90-%EC%9A%B4%EB%8F%99-Mechanics-Motion-in-1-Dimension

[029] 역학 : 1차원 운동 - Mechanics : Motion in 1-Dimension

 

 

주의 할 점 이라면,

양전하를 갖는 입자의 가속도는 전기장과 같은 방향을 갖고,

음전하를 갖는 입자의 가속도는 전기장과 반대 방향을 갖는다는 것 정도인데,

이건 사실 어렵지 않다.

 

 

여기까지 23장 전기장 의 내용을 마치고,

가우스 법칙에 대한 이야기를 시작하기로 하자.

 

 

 

[참고문헌]
주 교재 : Physics for Scientists and Engineers, 9th Edition, Serway/Jewett