해설 보기
정답V ∝ 1/r 이므로 거리를 3배로 하면 전위가 1/3이 됩니다.
핵심 개념
점전하에 의한 전위와 거리의 반비례 관계
진공 중 점전하 Q가 거리 r 지점에 만드는 전위는 V = Q / (4πε₀r) 로, 거리 r에 반비례합니다. 같은 점전하에 대한 전기장 세기 E는 거리의 제곱에 반비례(1/r²)하지만, 전위는 그 적분값이므로 1/r에 비례한다는 점을 구분하는 것이 이 문제의 핵심입니다. 따라서 전위를 원래의 1/n로 줄이려면 거리를 n배로 늘리면 되고, 반대로 전위를 n배로 키우려면 거리를 1/n배로 줄이면 됩니다. 이 문제는 전위를 1/3로 만드는 조건이므로 거리를 3배로 하면 됩니다.
선지별 해설
①거리를 1/√3배로 줄이면 V ∝ 1/r 에 따라 전위는 오히려 √3배로 커집니다. 1/√3 배율은 전위가 아니라 전기장 세기(1/r²)를 3배로 만들 때 나오는 값입니다.
②거리를 1/3배로 줄이면 전위는 3배로 증가합니다. 문제가 요구하는 방향과 정반대이므로 틀렸습니다.
③거리를 √3배로 하면 전위는 1/√3배(약 0.577배)가 될 뿐 1/3이 되지 않습니다. √3배는 전기장 세기를 1/3로 만들 때의 배율입니다.
④V = Q/(4πε₀r) 에서 r → 3r 이면 V → V/3 이 됩니다. 전위는 거리에 단순 반비례하므로 거리를 3배로 하는 것이 정답입니다.
해설 보기
정답두 종류 금속의 접속점 온도차로 기전력이 생기는 제백(Seebeck) 효과입니다.
핵심 개념
열전 현상 — 제백·펠티어·톰슨 효과의 구분
전기와 열이 서로 변환되는 열전 현상은 세 가지로 나누어 외웁니다. 제백(Seebeck) 효과는 서로 다른 두 금속을 접속하고 두 접속점의 온도를 다르게 유지하면 기전력이 생겨 전류가 흐르는 현상으로, 열전대(열전 온도계)의 원리입니다. 펠티어(Peltier) 효과는 반대로 두 금속 접합부에 전류를 흘리면 접합점에서 열의 흡수·발생이 일어나는 현상으로, 전자냉각의 원리입니다. 톰슨(Thomson) 효과는 동일한 금속 도체 내에 온도차가 있을 때 전류를 흘리면 열이 흡수·발생하는 현상입니다. 이 문제는 온도차가 원인이고 기전력이 결과이므로 제백 효과에 해당합니다.