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제목 [Harry Kim] Q 6-1
New Ogma Physics: AP Physics C-E&M 개념정리 (26강 완성) 6
작성자 sej*** 등록일 2019-09-03 오전 11:45:41

안녕하세요 선생님,


6강에서 첫번째 문제 (Q 6-1) 질문입니다. 5강 마지막 Gauss's Law & Coulomb's Law 에서 Spherical Gaussian Surface의 flux가  E x 4ㅠr2 라고 하셨는데 6강 6-1에서는 (B) volume이 바뀌어도 (반지름이 바뀌어도) electric flux가 안바뀐다고 하셨습니다. 이 부분에 대해서 설명해주실 수 있나요?


답변 감사합니다.

2019-09-03 오후 3:00:43

단순하게 말해서 electric flux 는 gaussian surface 에서의 electric field 곱하기 surface area 입니다. 

spherical symmetry 가 있는 경우, 그러니까 point charge 하나만 있을 경우, E = kQ/r이고 sphere 로 잡은 surface area 는 4ㅠr므로 둘을 곱하면 r 은 cancel 되어 거리와 상관이 없어지죠.

 

spherical symmetry 가 없을 경우에도, Gauss 법칙에 따르면 어떻게 surface 를 잡더라도 그 flux 는 우리가 선택한 gaussian surface 안에 포함된 charge 의 총량에 관련이 있을 뿐이므로, 그 charge 의 총량이 변하지 않는 이상 gaussian surface 를 크게 잡든 작게 잡든 flux 는 변하지 않게 됩니다. 정확히 계산을 하자면 multivariable calculus 의 surface integration 을 해야겠지만, AP Physics C 수준에서는 surface 를 크게 잡으면 대신 surface 와 charge 들 간의 거리가 멀어져서 surface 에서의 Electric field 가 작아져서 결국 곱한 총량에는 변함이 없다고 대강 이해해도 됩니다. 

 

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