정전계의 정의와 전하,공기의 유전율 (전자기학)

 

 

정전계의 정의

정전계는 전하의 분포로 인해 발생하는 전기장을 말합니다. 정전계는 시간에 따라 변화하지 않는 전기장으로, 정적(static) 상태의 전하들이 만드는 전기장입니다.

 

정전계의 주요 특징

1. 정적 전하: 정전계는 움직이지 않는 전하들에 의해 형성됩니다.
2. 전기력선: 전기력선은 전하에서 시작해 무한히 뻗어나가거나 다른 전하에 도달합니다. 양전하에서 나와 음전하로 들어가는 방향을 가집니다.
3. 쿨롱의 법칙: 전하 사이의 힘은 두 전하의 곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례합니다.
4. 가우스의 법칙: 전기장의 세기와 전하의 관계를 설명하는 법칙으로, 폐곡면을 통과하는 전기력선의 총수는 그 면 내부의 총 전하에 비례합니다.

 

전하와 공기(진공)의 유전율

전하는 물질이 가지는 전기적 성질로, 양전하와 음전하가 있습니다. 전하는 기본적으로 전자(음전하)와 양성자(양전하)와 같은 기본 입자들에 의해 운반됩니다.

 

유전율

유전율은 물질이 전기장을 얼마나 잘 전달하거나 저장하는지를 나타내는 물리량입니다. 진공의 유전율은 전기장 이론의 기본 상수 중 하나입니다.

1. 진공의 유전율 (ϵ0​)
   • 정의: 진공에서의 전기장 전달 능력을 나타내는 상수.
   • 값: ϵ0=8.854×10−12 F/m(패럿퍼미터)
   • 역할: 쿨롱의 법칙, 가우스의 법칙 등 기본 전기학 법칙에서 중요한 역할을 합니다.
2. 공기의 유전율 (ϵair)
   • 정의: 공기 중에서의 전기장 전달 능력을 나타내는 상수.
   • 값: ϵair≈ϵ0​
   • 설명: 공기의 유전율은 진공의 유전율과 거의 동일하다고 볼 수 있습니다. 공기의 유전율은 진공 유전율에 약간의 오차가 있는 수준이지만, 대부분의 경우 무시할 수 있습니다.