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Title [Harry Kim] Physics C: e&m 질문
개념강의 extra problems in electric circuits 14
Author jas*** Date Posted 2025-02-19 오후 4:39:55

선생님 안녕하세요! 교재 57페이지 Q14-9에 질문 두 개 있습니다!

질문1) c번 영상에서 선생님께서 150mC이라 적으셨는데 energy구하는거니깐 1/2QV=2250J 맞나요??


질문2) e번 20V인게 이해가 됐는데 왜 30V가 아닌지 궁금합니다! 전류흐름 상 저항 전에 있는데도 전지의 Voltage보다 작은 이유가 무엇인가요??

2025-02-28 오전 10:56:24

답변1) switch S 가 끊어져 있으므로 시간이 오래 지난 steady 상태에서 이 circuit 에는 전류를 흐르게 할 수 있는

loop 가 형성 되어 있지 않습니다.  전류가 흐르지 않으니 회로에 붙어 있는 저항에서 voltage drop 이 없습니다. 

그래서 capacitor 에 battery 전압 30 V 가 그대로 다 걸립니다. 5 μF capacitor 에 저장된 에너지는 1/2 CV^2 을

쓴다면 (1/2) (5 μF) (30 Volt)^2 = 0.00225 J = 2250 μJ 입니다. 이렇게 하지 않고,  charge Q = 150 μC 를

이용해서 (1/2) (150 μC) (30 Volt) = 2250 μJ 도 마찬가지 결과입니다. 

 

답변2)  switch S 가 닫혀있으면 μF capacitor 와  40 Ω resistor 가 병렬로 묶이고 10 μF capacitor 와  20 Ω resistor 가

병렬로 묶입니다. 즉, μF capacitor 양단의 voltage 는 40 Ω resistor 양단의 voltage 와 같고,  10 μF capacitor 양단의 

voltage 는 2Ω resistor 양단의 voltage 와 같습니다. steady 상태에서 capacitor 는 그냥 끊어진 것 같과 마찬가지로

취급하면 되고, 저항회로만 보면 되므로 30 V 의 battery 전압을  40 Ω resistor 와 2Ω resistor 가 voltage divider 의 

원리에 의해 2 : 1 나눠 가지게 됩니다. 40 Ω resistor 양단의 전압이 20 V 이므로 μF capacitor 양단의 voltage 역시

20 Volt 가 되는 것입니다. 

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