물리학:전기장과 전기력 편집하기 (부분)

=== 왜 전기력, 퍼텐셜 에너지 등 기존에 쓰이던 물리량이 아니라 전기장과 전위를 따로 정의했을까? ===
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!학생 답변
!교사 코멘트
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* 전하가 주변 공간을 어떻게 바꾸는지 공간을 설명하기 위해서이다.
* 관찰자가 아니라 그 공간 자체의 정보를 담아내기 위해서???
* 나는 식을 유도하다보면 전기장과 전위는 계속 바뀌는 q2가 변수에 포함되지 않도록하여 식을 정의했다는 생각이 드는데 이는 그 공간 자체의 에너지와 세기를 정의 하기위함이 아닐까?
* 전기력과 퍼텐셜 에너지는 두 물체의 관계이기에 전하량의 영향을 받는다. 전기장과 전위를 따로 정의한 이유는 그런 영향을 받지 않고 공간적 특성 자체를 정의하기 위함인 것 같다.
* 특정 입자가 받는 '힘'이나 '에너지'는 입자마다 다르지만, '장'과 '전위'는 그 공간이 가진 고유한 물리량이기 때문이다.
* 전기장과 전위를 정의하면서 공간의 상요작용에 대해서 정의하기 위함이다.
* 전기력과 퍼텐셜 에너지는 반드시 전하를 가진 두 물체가 있어야 하는 값인 반면에, 전가장은 한 물체가 주변 공간을 어떻게 변화시키는 지에 대한 값이다
* 공간에 집중해서 보고 싶어서
* 전기력이나 위치에너지는 항상 두 물체(전하) 사이의 관계로 정의되어 계산이 복잡해진다. 그래서 물리학에서는 특정 전하에 의존하지 않고, 공간 자체의 상태를 나타내기 위해 전기장과 전위를 정의했다고 생각합니다.
* 전기장과 전위를 사용하면 공간 자체의 상태를 먼저 정의할 수 있어 여러 전하가 있을 때 힘과 에너지를 더 간단하고 체계적으로 계산할 수 있기 때문이다.
* 매번 두 물체의 힘을 계산하기 번거로우니 미리 공간 자체를 설정하는것이다.
* 기존에 전기력을 표현하는 쿨롱 법칙이나, 퍼텐셜 에너지를 표현하는 공식은 물체에 따라 값이 바뀐다. 즉, 상대적이다. 따라서 힘 F와 퍼텐셜 에너지 U를 전하량 q로 나눠, 단위 전하 당 받는 힘, 단위 전하 당 변하는 퍼텐셜 에너지로 정의하여 공간적 특성을 알 수 있기 때문이다.
* 전기력, 퍼텐셜 에너지는 여러 전하 사이의 관계를 정의하지만, 전기장과 전위는 전하 자체의 특성을 정의하여 차이가 있다.
* 전기력은 두 전하 사이의 상호작용이지만 전기장과 전위는 한 전하로도 설명할 수 있는 개념이기에 따로 만든 것이다.
* 전기력과 퍼텐셜 에너지는 전하가 있을 때만 정의되기 때문에, 공간 자체의 상태를 보여주기 위해 따로 정의했을것같다
* 전기력과 에너지는 놓인 전하의 크기에 따라 값이 바뀌지만, 전기장과 전위는 공간 자체가 가진 고유한 특성이기 때문입니다.
* 전하 하나만 존재할 때 전하가 주변에 주는 영향을 설명하기 위해서 이다.
* 장과 전위를 따로 정의했을까? 전기력은 특정 전하가 있을 때만 정의되지만 전기장은 공간 자체의 성질을 나타낸다.
* 전기장, 전위는 특정 전하에 묶이지 않고, 어떤 전하에도 공통으로 적용되는 형태로 일반화한 개념이다.
* 힘은 두 물체 관계지만, 전기장과 전위는 한 점의 상태를 나타내서 더 일반적이고 계산이 편리하기 때문이다
* 공간 자체가 가진 고유한 전기적 상태를 정의해서 힘과 에너지를 쉽게 계산하기 위해 정의했다.
* 전기력과 퍼텐셜 에너지는 공간의 정의를 나타내기 어렵다. 따라서 전기장과 전위를 따로 정의하므로써 공간에 미치는 영향을 정의할 수 있게 됐다.
* 전기력과 퍼텐셜 에너지는 상대가 누구냐에 따라 값이 매번 바뀌지만 전기장과 전위는 아니다.
|오... 대부분 정답...!

핵심은 두 물체 관계가 아니라 공간 자체로 관점 이동하는 거에요. 공간 자체에 대한 정보가 있으면 더 광범위하게 활용할 수 있으니.

전기력/퍼텐셜 에너지는 '누가 거기 있냐'에 따라 값이 계속 바뀌고

전기장/전위는  '그 공간이 원래 어떤 상태냐'를 보여주니까, '누구'를 바꿔 넣으면 '힘/에너지'를 얻을 수 있으니, 더 광범위하게 쓰이죠.

이건 물리에서 굉장히 중요한 사고 전환..!
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* 힘은 두 물체가 있어야 정의되지만, 전기장은 공간 자체의 상태를 나타내어 어떤 전하에도 바로 적용할 수 있다. 전위는 계산을 더 쉽게 하기 위한 스칼라 개념이라 문제를 단순하게 만든다
* 퍼텐셜 에너지나 전기력은 두 물체와 그사이의 거리라는 다소 일반화하기 어려운 형태를 가지고 있다고 생각한다. 따라서 일반화하기 쉽게 하나의 전하를 1C으로 가정하고(단위전하를 기준으로) 만든 정의인 것이다.
* 전기장은 어느 전하가 다른 전하에 전기력을 가할 때, 순간적인 원격 작용이 아니라 이러한 전기력을 매개해줄 공간이 필요하다고 생각하여 만든 개념이다.
* 전위 역시 전기적 위치에너지를 단위 전하 기준으로 나타내어 계산과 이해를 더 단순하게 만든다.
* 전기력이나 퍼텐셜 에너지는 거리에 따라 달라지는 물리량이지만, 전기장과 전위는 딱 정해질 수 있기 때문이다.
* 전기장은 방향성이 있는 벡터(Vector) 정보이기에 입자가 어느 방향으로 가속될지를 알려줍니다. 반면, 에너지 정보를 담은 전위는 방향이 없는 스칼라(Scalar) 정보이기에 전체적인 에너지 보존 법칙을 적용하기에 훨씬 유용합니다.
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|더 자세히 접근해서 왜 편해지는가까지 설명한 그룹
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|전기장은 원래 쿨롱 힘으로 계산했는데 그러면 모든 전하쌍을 일일이 계산했어야 했다. 하지만 전기장의 단위를 따로 사용함으로써 공간 자체의 상태를 표현해 좀 더 쉽게 표현할 수 있게 되었다.
|가장 맘에 듦.
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* 전기력이나 퍼텐셜 에너지로는 전기장 또는 전위와 같은 개념을 나타낼 수 없었기 때문이다.
* 중력장과 전기장에서 상호작용하는 힘의 종류가 다르기 때문이다. 중력장은 질량에 의해 형성되며 인력만 존재하지만 전기장은 진기력에 의해 형성되며 인력과 척력이 모두 존재하기 때문이다.
|'''[독서이슈]'''
그니까, 왜 전기장이나 전위 개념이 필요하냐고;;
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|퍼텐셜 에너지는 상대적인 값이기 때문에 전기장과 전위로 정의했다
|전위도 상대적인 값임;;
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* 기존에 있던 물리량으로 한다면 전기장과 전위를 나타내는 것이 매우 더럽고 복잡해지기 때문아닐까요
|그 더러움을 구체화하고, 그걸 극복하기 위해 정의했다고 하면 좋은 답변.
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* 그게 더 편리할 뿐만 아니라 관점의 차이가 명확하므로
* 전기장, 전위를 기존의 개념 만으로 계산하기에 쉽지 않아서 새로운 물리량이 필요했을 것 같다.
|구체성 아쉬움. 이런 경우는.. 부분점수...도 어려운 경우가 많음;
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|너무너무 작은 세계여서 그런 것 같아요
|작은 세계인 것과 상관은 없어요. 중력장도 우주 단위에선 퍼텐셜로 다루는 경우가 많거든요.
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* 공간 자체의 성질이 아닌 전하도 고려해야하기 때문이다 왜냐하면 같은위치여도 전하량에 따라 달라지기 때문이다.
|반대로 갔어요;; 전하량 자체의 특성을 제거하고 공간 자체를 살피기 위한 건데;;
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* 전기력,퍼텐셜 에너지는 기존의 역학의 관점에서 전기를 설명하기 위해 새로 만들것일거고 전기장, 전위는 역학과의 연관성을 생각하기 전에 만들어진 개념이었어서 그런 게 아닐까 싶다.
|약간;;; 이상해;;
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* 전기장은 전기력이 미치는 공간을 나타내기 때문에 전기력과 구분할 필요가 있고, 전위는 전기력에 의해 형성되는 위치 에너지이므로 이 역시 기존의 단위와 구분할 필요가 있다. 무엇보다 위 두 단위는 전기와 관련된 물리량으로 단위에 c이 들어가야 하므로 다른 단위를 사용할 필요가 있다
|뒷부분이 좀 이상함;; 단위 때문에 정의된 건 절대 아님!

개념 → 단위 순서입니다
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* 이전까지는 물체의 운동에 대한 내용들이였다. 이런 전기력이나 전기장은 우리가 직접적으로 볼 수 없는 원자에 대한 이야기라 단위를 나누어 사용하는 것 같다.
|흠;; 중력도 안보임.
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