01 다음은 전기력선에 대한 설명이다. 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

Ⅱ. 물질과 전자기장 / 1. 전자기장

13. 전하와 전기장

소단원 문제

⑴ 전기력선은 음(-)전하에서 나와 양(+)전하로 들어간

다. (     )

⑵ 전기력선은 도중에 교차되거나 갈라지지 않는다.

(     )

⑶ 전기력선의 간격이 좁을수록 전기장의 세기가 약하다.

(     )

⑷ 전기력선 위의 한 점에서 그은 접선의 방향은 그 점에

서의 전기장 방향이다. (     )

⑸ 같은 종류의 전하들 사이에 전기력선은 서로 반발한

다. (     )

⑹ 전기력선의 개수는 전하량에 반비례한다. (     )

02 다음에서 설명하는 과학 용어들을 <보기>에서 골라 쓰시오.

	<보 기>
•전기장 •쿨롱 법칙 •전하 •전기력선 •전하량 보존 법칙

⑴ 전기장 내에 놓인 (+)전하에 작용하는 전기력의 방향

을 공간에 따라 연속적으로 이은 선 (        )

⑵ 단위 양전하(+1C)에 작용하는 전기력의 방향과 세기

(        )

⑶ 전기 현상을 일으키는 근원, 단위는 C(쿨롬)이다.

(        )

⑷ 반응 전과 반응 후에 전하는 새로 생성되거나 소멸되

지 않고 총량이 일정하다. (        )

⑸ 두 전하 사이에 작용하는 전기력의 크기는 전하량의

곱에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례

한다. (        )

03 그림은 점전하 A에 의해 공간

에 형성된 전기장을 가상의 전

기력선으로 나타낸 것이다. 점

p, q는 전기장 내의 점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만

을 <보기>에서 있는 대로 고른

것은?

	<보 기>
ㄱ. A는 양(+)전하이다. ㄴ. 전기장의 방향은 p와 q에서 같다. ㄷ. 전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 크다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

04 그림은 점 [eqn: rmQ]로부터 같은 거리에 고정된 두 점전하 A, B에 의한 전기력선을 나타낸 것이다. P와 [eqn: rmQ]는 전기력선 상의 점이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① A는 음(-)전하이다.

② 전하량은 A가 B보다 작다.

③ 전기장의 세기는 P에서가 Q에서보다 작다.

④ A와 B사이에는 인력이 작용한다.

⑤ Q에 음(-)전하를 가만히 놓으면 왼쪽으로 전기력을

받는다.

05 그림은 전하량이 각각 -Q, +2Q, +Q인 세 금속구 A, B, C가 [eqn: x]축 상에 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. A와 B, B와 C 사이의 거리는 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A가 B에 작용하는 전기력의 방향은 [eqn: -x]이다. ㄴ. A가 B에 작용하는 전기력의 크기는 C가 B에 작용하는 전기력의 크기와 같다. ㄷ. C에 작용하는 전기력의 합력의 방향은 [eqn: +x]이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림은 원점 O로부터 같은 거리만큼 떨어져 [eqn: x]축에 고정되어 있는 두 점전하 A, B가 만드는 전기장을 전기력선으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A는 음(-)전하이다. ㄴ. A와 B 사이에는 서로 미는 전기력이 작용한다. ㄷ. 원점 O에 가만히 놓은 양(+)전하에 작용하는 전기력의 방향은 [eqn: +x]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림과 같이 정육면체 공간의 중앙에 음(-)으로 대전된 대전체가 고정되어 있다. 면 A, B는 정육면체 공간의 각각 앞면, 옆면이고 점 P, Q는 A와 B의 중심이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 전기장의 세기는 P와 Q에서 같다. ㄴ. B를 지나는 전기력선은 대전체를 향해 들어가 는 방향이다. ㄷ. A의 모든 지점에서 전기장의 세기는 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 그림 (가)는 점전하 A가 만드는 전기장을, 그림 (나)는 A를 평행한 두 대전체 사이에 놓은 것을 나타낸 것이다. (나)에서 전기력선의 간격은 일정하고 서로 평행하다.

(가)                  (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 효과는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. A는 양(+)전하이다. ㄴ. (나)에서 A가 받는 전기력의 방향은 오른쪽이다. ㄷ. (나)에서 A는 등가속도 운동 한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림은 점 O로부터 같은 거리에서 [eqn: x]축에 고정되어 있는 두점전하 A, B가 만드는 전기장을 영역 I, II 중에서 II 만 전기력선으로 나타낸 것이다. A와 B의 전하량의 크기는 같고, 점 p는 [eqn: x]축 상에 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A는 음(-)전하이다. ㄴ. O에서 전기장은 0이다. ㄷ. p에 음(-)전하를 가만히 놓으면 -[eqn: x] 방향으로 전기력을 받는다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림 (가)는 대전된 도체구 A와 B 주위의 전기력선을, (나)는 A와 B를 접촉시켰다가 떼어 낸 후, A와 B 주위의 전기력선을 방향을 표시하지 않고 나타낸 것이다.

(가)                        (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 A와 B 사이에는 인력이 작용한다. ㄴ. (나)에서 B는 양(+)으로 대전되어 있다. ㄷ. A의 전하량은 (가)에서가 (나)에서보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림은 원점 O로부터 같은 거리만큼 떨어져 [eqn: x]축에 고정되어 있는 점전하 A, B를 나타낸 것이다. A, B가 만드는 전기장 영역의 점 p에 음(-)전하를 가만히 놓을 경우 음(-)

전하는 정지한다. A는 양(+)전하이다.

A와 B가 만드는 전기장의 전기력선을, 전기력선의 개수를

포함하여 그리시오.

12 그림은 동일한 금속구 A, B 주위의 전기력선을 각각 나타낸 것이다.

A, B를 접촉시켰다가 떼어낸 후, A와 B 주위에 형성된 전기력선을, 전기력선의 개수를 포함하여 그리시오.

정답과 해설

01 ⑴ ×  ⑵ ○  ⑶ ×  ⑷ ○  ⑸ ○  ⑹ ×    02 ⑴ 전기력선

⑵ 전기장 ⑶ 전하  ⑷ 전하량 보존 법칙 ⑸ 쿨롱 법칙  03 ④

04 ⑤    05 ⑤     06 ④     07 ③     08 ⑤     09 ③

10 ⑤    11~12 해설 참조

01

⑴ 전기력선은 전기장 내에 놓인 양(+)전하가 받는 힘의 방향을 연결한 선이므로 양(+)전하에서는 나오는 방향, 음(-)전하에서는 들어가는 방향이다.

⑵ 한 점에서 전기장의 방향은 한쪽밖에 없으므로 전기력선은 겹쳐지지 않는다.

⑶ 전기장의 세기는 단위 면적을 통과하는 전기력선의 수이므로 전기력선의 간격이 조밀할수록 전기장이 세다.

⑷ 전기력선은 전기장 내에 놓인 양(+)전하가 받는 힘의 방향을 연결한 선이므로 전기력선의 한 점에 접선의 방향은 전기장의 방향이다.

⑸ 같은 종류의 전하들 사이에는 척력이 작용하므로 전기력선은 반발하는 모양으로 그려진다.

⑹ 전기장 [eqn: E=k {Q} over {r ^{2}}]이므로 전하량 [eqn: Q]에 비례한다. 전기장이 셀수록 전기력선 수가 많다.

02

⑴ 전기장 내에 놓인 (+)전하에 작용하는 전기력의 방향을 공간에 따라 연속적으로 이은 선은 전기력선이다..

⑵ 단위 양전하(+1C)에 작용하는 전기력의 방향과 세기는 특정전하에 의한 전기적인 공간의 특성인 전기장이다.

⑶ 전기 현상의 원인이 되는 것은 전하이며, 전하의 종류는 양(+), 음(-) 두 종류로 구분한다.

⑷ 전하의 양은 반응의 전후에 보존되며, 자연 현상을 이해하는 데 중요하게 사용된다.

⑸ 두 전하 사이에 작용하는 전기력의 크기는 전하량의 곱에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례한다는 관계를 프랑스의 물리학자 쿨롱이 비틀림 저울을 사용하여 알아내었다.

03

ㄱ. 전기력선은 양(+)전하에서 나가는 방향이므로 A는 양(+)전하이다.

ㄷ. 전기력선들 사이의 간격이 조밀할수록 전기장의 세기가 크므로 전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 크다.

ㄴ. 전기장의 방향은 그 지점에서의 전기력선의 접선 방향이므로 p에서와 q에서 전기장의 방향은 다르다.

오답 체크

04

⑤ Q에 놓인 음(-)전하는 A에 의해 척력이 작용하고, B에 의해 인력이 작용하므로 오른쪽으로 전기력을 받게 된다.

① 전기력선이 B에서 나가고 A로 들어가고 있으므로 A는 음(-), B는 양(+) 전하이다.

오답 체크

② 전기력선의 개수가 B가 더 많으므로 전하량은 A가 B보다 작다. (하트의 뾰족점=전하량이 큰 전하가 위치함)

③ 전기력선의 밀도가 조밀할수록 전기장의 세기가 크므로 전기장의 세기는 P에서가 Q에서보다 작다.

④ A와 B의 전하의 종류가 반대이므로 전기력은 인력이다.

05

ㄱ. A와 B 사이에는 인력이 작용하므로 A가 B에 작용하는 전기력의 방향은 [eqn: -x]이다.

ㄴ. 전기력의 크기는 두 전하의 전하량의 곱에 비례하고, 떨어진 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서, A와 C가 B로부터 떨어진 거리가 같고, 전하량의 크기가 같으므로 B에 작용하는 전기력의 크기도 같다.

ㄷ. C는 A로부터는 인력이 작용하고, B로부터는 척력이 작용하고 있다. B의 전하량이 크고 C로부터 떨어진 거리가 작으므로 C는 [eqn: +x]방향으로 전기력을 받게 된다.

06

ㄴ. A와 B의 전기력선이 반발하고 있으므로 척력이 작용하고 있다.

ㄷ. 원점 O에 놓인 양(+)전하는 A와 B 모두에게 척력을 받게 된다. A의 전하량이 B보다 크므로 [eqn: +x] 방향으로 전기력을 받게 된다.

ㄱ. 점전하 A로부터 전기력선이 나가고 있으므로 A는 양(+)전하이다.

오답 체크

07

ㄱ. 대전체로부터 P와 Q까지의 거리가 같으므로 전기장의 세기는 같다.

ㄴ. 대전체는 음(-)전하이므로 전기력선이 대전체를 향해 들어가는 방향이다.

ㄷ. 앞면 A의 각 지점과 대전체 사이의 거리가 다르기 때문에 전기장의 세기는 다르다.

오답 체크

08

ㄱ. A가 만드는 전기력선이 밖으로 나가는 방향이므로 A의 양 (+)전하이다.

ㄴ. (나)에서 전기장의 방향이 오른쪽이므로 양(+)전하인 A는 오른쪽으로 전기력을 받는다.

ㄷ. 전기력선 간격이 균일하므로 전기장이 일정하다. 따라서 A가 받는 전기력이 일정하므로 등가속도 운동한다.

09

ㄱ. B의 전기력선이 영역 Ⅰ에 걸치지 않고 영역 Ⅱ에만 있는 반발

하고 있는 형태이므로 A는 B와 같은 종류의 전하로 대전되어 있다. B로 전기력선이 들어가고 있으므로 A와 B는 모두 음(-)전하이다.

ㄴ. O점은 A와 B로부터 같은 거리에 있고, A와 B의 전하량 크기와 전하의 종류가 같으므로 전기장이 0인 지점이다.

ㄷ. p점에 놓인 음(-)전하는 A와 B 모두에게 척력을 받게 되므로 [eqn: +x]방향으로 전기력을 받는다.

오답 체크

10

ㄱ. A에서 나온 전기력선이 B로 들어가므로 A는 양(+), B는 음(-)전하이다. 따라서 A와 B 사이에는 인력이 작용한다.

ㄴ. 전기력선이 하트 모양일 때에는 뾰족점에 놓인 전하의 전하량이 더 크다. 전기력선의 개수를 비교해도 된다. (가)에서 전기력선 개수가 A가 B보다 많으므로 A의 전하량이 크다. 접촉시키면 전하량이 큰 A의 전하를 띠게 되므로 A와 B 모두 양(+)으로 대전된다.

ㄷ. A와 B를 접촉시키면 A의 전하를 B와 함께 나눠 가지게 되므로 A의 전하량은 (가)에서가 (나)에서보다 크다.

11

정답 키워드

전기장이 만드는 전기력선

모범답안_

해설_ A와 B 사이에 있는 p점에 음(-)전하를 가만히 놓을 경우 음(-)전하는 정지하므로 A와 B는 같은 종류의 전하이다. 따라서 A가 양(+)전하이므로 B도 양(+)전하이다. A에 가까운 지점에서 전기력이 0이므로 전하량은 A가 B보다 작다. 따라서 전기력은 A와 B에서 모두 나가면서 반발하게 그리면서 A에서 나가는 전기

력선의 개수가 적어야 한다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	전기력선이 A, B에서 나가는 방향이고 개수는 B쪽이 더 많도록 그린 경우	100
B	전기력선이 A, B에서 나가는 방향이나 개수는 A쪽이 더 많도록 그린 경우	50
C	전기력선이 A, B에서 나가는 방향이나 개수를 같게 그린 경우	50

09

정답 키워드

대전체의 접촉과 전기력선

모범답안_

해설_ A로 전기력선이 들어오고, B에서 전기력선이 나가므로 A는 음(-)전하이고, B는 양(+)전하이다. A의 전기력선 개수가 많으므로 전하량은 A가 B보다 크다. 따라서 A와 B를 접촉시키면 A, B 모두 음(-)전하로 대전되며, 동일한 도체구이므로 전하량의 크기는 같아진다. A와 B가 만드는 전기장에 의한 전기력선은

개수는 같으면서 모두 들어가는 방향으로 반발하는 형태로 그려진다.

등급	채점 기준	배점(%)
A	전기력선의 방향이 올바르고, 개수도 같게 그린 경우	100
B	전기력선의 방향, 개수 중 한 가지만 올바르게 그려진 경우	50