무엇을 계산하나요
이 계산기는 두 평행 도체판 사이에 형성되는 균일한 전기장의 세기를 구합니다. 바로 우리가 흔히 다루는 평행판 축전기(콘덴서) 구조입니다. 짧은 간격을 두고 떨어진 두 극판에 전압을 걸어주면, 그 사이 공간에는 거의 균일한 전기장이 만들어지며 방향은 (+)극판에서 (−)극판 쪽을 향합니다.
사용 방법
두 극판에 걸린 전압(전위차)을 볼트(V) 단위로, 극판 사이 간격을 미터(m) 단위로 입력하세요. 계산기는 전기장 세기를 미터당 볼트(V/m) 단위로 알려줍니다. 이 값은 수치상으로 쿨롱당 뉴턴(N/C)과 동일합니다.
공식 풀이
전기장은 \(E = V / d\) 로 구합니다. 넓은 평행판 사이의 전기장은 균일하기 때문에, 전위차는 전기장 세기와 거리의 곱(\(V = E \cdot d\))과 같습니다. 따라서 전압을 간격으로 나누면 전기장 세기를 다시 얻을 수 있습니다.
$$E = \frac{\text{Voltage (V)}}{\text{Plate separation (m)}}$$
단위를 일치시키는 것이 중요합니다. 볼트와 미터를 넣으면 결과는 V/m로 나옵니다. 간격이 밀리미터(mm)로 주어졌다면 먼저 미터로 환산하세요(1 mm = 0.001 m).
예제로 보기
두 극판이 100 V 전원에 연결되어 있고 간격이 0.01 m(1 cm)라고 해봅시다. 그러면 다음과 같습니다.
$$E = \frac{100}{0.01} = 10{,}000 \text{ V/m}$$
이 사이에 놓인 시험 전하는 전하 1쿨롱당 10,000 N의 힘을 받게 됩니다.
자주 묻는 질문
V/m와 N/C는 같은 단위인가요? 네. 미터당 1볼트는 쿨롱당 1뉴턴과 정확히 같습니다. 따라서 전기장 세기를 나타낼 때 두 단위는 서로 바꿔 쓸 수 있습니다.
극판 면적이 결과에 영향을 주나요? 전기장 세기 자체에는 영향을 주지 않습니다. \(E = V/d\)는 오직 전압과 간격에만 의존합니다. 단, 극판이 간격에 비해 충분히 넓어서 가장자리 효과(끝단 효과)를 무시할 수 있다는 조건이 전제됩니다.
간격을 넓히면 어떻게 되나요? 전압이 고정된 상태에서 간격을 넓히면 전기장은 약해집니다. 같은 전압이 더 넓은 거리에 걸쳐 분산되기 때문입니다.
