고급물리:전기 용량 편집하기 (부분)

=== [23강곽 2학년 이정환] 질문이다 도체의 유전 상수가 무한대라면 이것이 갖는 의미는? ===
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! colspan="2" |답변
!선생님코멘트
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* 전기가 아주 잘 통한다. 즉 도선역할을 하는 것으로 생각하면 될 것 같다.
* 전기가 매우 잘 통한다.
* 저장할 수 있는 에너지가 무한대가 된다는 의미인 것 같다.
|나이스한 추론.
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* 유전율이 높다는 것은 다르게 말해 분극이 잘 된다는 뜻이고, 즉 도체는 전기장을 걸면 그 전기장의 크기와 같은 양의 전기장이 내부에 생성되게 된다. 이는 다시말해 도체 내부 전기장의 크기는 0이라는 뜻이다.
* 유전상수는 유전율과 비례하는데 유전율은 전기장에 대해서 물질이 얼마나 잘 분극되는지를 말한다. 부도체에서는 전자가 원자나 분자에 묶여있어 분극이일어나지만 도체에서는 자유전자가 있기때문에 전기장이 걸리면 이 전자들이 집단적으로 배치하게 된다. 그렇기 때문에 정전기적 평형에서 내부 전기장이 0이 되고 이를 유전율의 관점에서 이상적으로 표현하면 무한대가 된다는 의미이다.
* 유전 상수가 무한대라면 전기장을 생성할 수 없기 때문에 전위차를 형성할 수 없고, 결과적으로 전하를 저장할 수 없다. 즉, 축전기는 제 기능을 하지 못한다.
* 축전기 사이에 이 도체를 넣었을 때 축전기의 전하에 따라 도체도 전하를 띠게 되면서 하나의 도체가 되면서 축전기의 역할을 하지 못하게 된다.
* 유전상수가 무한대라면 외부전기방애 대해 내부의 전기장이 0이 될때까지 편극이 된다는 것을 의미한다. 이는 도체의 성질로 전기장이 0이될때까지 전자가 이동한다. 물론 전자가 이동하는것을 편극이라 보기는 힘들다.
* 도체의 유전 상수가 무한대라는 것은 외부 전기장에 의해 자유전하가 재배치되어 도체 내부의 전기장이 0이 됨을 의미한다.
* 유전상수가 무한대라는 의미는 전기를 저장한다기 보다 전기를 흘려보낸다고 생각할 수 있음으로 전류가 흐르는 금속이라고 생각할 수 있다. 유전상수는 진공상태의 유전율에 대한 물질의 유전율의 비율로 전의된다. 금속과 같은 완벽한 도체의 경우 이 비율은 무한대에 가까워진다고 생각할 수 있다. 따라서 유전상수가 무한대라는 것은 유전물질이 외부 전기장을 차단할 수 있다고 생각할 수 있을 것 같다.
|오오. 구체적으로 나이스한 추론이네요...!
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* 유전 상수가 무한대라면 이론적으로 물질은 완벽한 전기 절연체이다. 물질이 전기장을 완전히 차단하고 상쇄해 그 내부에 전기장이 전혀 형성되지 않기 때문이다.
* 도체 내부 전기장이 0이다!
* 내부에 전기장이 존재하지 않는다는 것을 의미한다고 알고 있습니다.
|오, 좋은 추론이긴 했는데!!!! 내부에 전기장이 형성되지 않는 건 정전기학에서의 이야기에요. 전하들이 움직이는 상황에선 내부의 전기장이 0이 될 때까지 전하들을 빠르게 이동시키죠..!!
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* 무한한 전기용량을 가질 수 있다? 무한한 충전?
* 전기용량이 무지막지 커져서 성능좋은 축전기가 될 것이다.
* 전하를 무한대로 저장할 수 있는 축전기
* 유전상수가 무한대인 유전체를 사용하면 무한한 전하를 축적할 수 있다
* 평행판 축전기 사이에 두께가 거의 평행판 사이의 폭과 같은 도체를 끼워넣으면 유효 폭이 0에 수렴하면서 전기용량은 무한대로 발산하는 것과 관련지어 생각할 수 있을 것 같다
* 도체의 유전 상수가 무한대라면 전기 용량이 무한대이므로 전하가 무한대로 쌓일 수 있을 것입니다
|무한한 충전은 곧... 아무 것도 충전하지 않는다고 생각할 수도 있을 것 같네요. 바닥의 물탱크 용량은 무한이라고 할 때, 물을 바닥에 버리면 바닥은 물을 무한대로 흡수하지만, 아무것도 아닌 것처럼.
축전기 사이에 금속을 끼워넣으면 해당 길이만큼 축전기 사이의 거리가 짧아지는 효과를 냅니다!

ps. 지구의 전기용량을 무한대로 취급합니다.
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|(유전상수) = e(r) 에 대해서, 모든 축전기는 e(r)에 비례하는 정도의 전기용량이 존재한다. 이때, 충전되는 전하의 양은 이것과 전압에 비례하니까 에너지가 무한이라고 생각할 수 있다. 하지만, 축전기의 전도전류 (유전체에 흐르는 전류)는 0이 되어가므로 유전체에서 흐르는 전류인 변위전류만 흐르게 됩니다. 즉, 유전체 내부에서 흐르는 전류가 커지므로 결국엔 유전체에 많은 양의 전하가 충전되지 않을까요.
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|외부의 전기장의 영향이 없어지고 막힌다는 의미인 것 같습니다.
|막힌다기보단 외부 전기장에 전혀 저항하지 못하고 그대로 통과시킨다고 보는 게 더 옳을 것 같아요!
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* 유전율이 무한이 되어 V가 0이 된다.
* 유전률이 기하급수적으로 올라간다. Q=CV이므로 V가 0이 된다.
|오, 축전기 양단에 걸리는 전압이 0이 되겠죠!
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|자유전자가 이동해 외부 자기장을 완전히 차폐한다는 뜻이다. 따라서 도체 내부 전기장은 0이고 도체 전체가 등전위이며 유도전하는 모두 표면에만 분포한다.
|자기장을 차폐;;;?  ㅎㅎㅎㅎ;
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|초전도체이다?
|초전도체와 도체의 유전상수 무한대는 서로 다른 개념입니다. 전기저항이 0인 것과 내부 전기장이 0인 정전기 평형은 구별해야 함.
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