정전압 전원 방식 정전압 전원 방식이란 전기장치에 일정한 전압을 공급해 주는 방식을 의미한다. 정전압은 레귤레이터(Regulator)를 통해 일정 전압을 유지하는 방법이 있고 혹은 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 전원 공급 장치로 사용하는 경우 Constant Voltage Mode를 통해 정전압을 걸어주기도 한다. 정전압 전원 방식을 채택한 전자기기는 일정한 전압을 유지할 수 있기 때문에 해당 전압을 걸어주는 다른 기기와 연결 시 호환성과 안정성 측면에서 유리하다. 정전압 방식을 이용하는 대표적인 예가 USB다. USB 충전기는 5V의 정전압 방식으로 전원을 공급하며 이 방식을 이용해 컴퓨터, 휴대폰, 배터리 등 다양한 전자기기에 전원을 공급하거나 데이터를 전송한다. 오늘..

물리학 사전 2023. 12. 30. 23:59

문제 풀이 문제의 상황을 그림으로 표현해 보았다. 문제의 상황에서 블록에 작용하는 힘은 크게 3가지인데 이는 중력과 전기력 그리고 수직항력이다. 블록이 정지해 있기 위해서는 이 3가지 힘이 서로 평형을 이루어야 한다. 블록을 원점으로 좌표를 설정하면 중력을 x(접선), y(수직) 성분으로 나눌 수 있다. 여기서 중력의 수직성분(perpendicular component)은 수직항력과 평형을 이룬다. 그렇다면 중력의 접선성분(tangential component)이 전기력과 평형을 이룬다면 블록은 정지상태에 있게 된다. 이를 수식으로 표현하면 아래 이미지와 같다. 이를 전기장의 크기에 대해 정리하면 아래와 같다. 이제 (b) 번 문제로 넘어간다. (b) 번의 경우 (a) 번에서 구한 식에 문제에서 준 물리..

일반물리학 문제풀이 2023. 12. 24. 19:48

문제 문제 상황을 그림으로 표현하는 것으로 문제 풀이를 시작한다. 풀이 640N/C의 전기장 안에 양성자가 있다면 양성자는 전기력에 의해 운동의 변화가 일어날 것이다. 운동의 변화가 일어난다는 말은 곧 속도의 변화, 즉 가속도가 주어진다는 것을 의미한다. 그렇다면 이때 양성자의 가속도는 어떻게 나타낼 수 있을까? 먼저, 전기장과 전기력의 관계식을 통해 전기력을 전기장과 전하의 곱으로 나타낼 수 있음을 알아야 한다. 이를 통해 뉴튼의 운동 제2법칙으로 유도되는 가속도 공식으로 가속도를 구할 수 있다. 따라서 양성자의 가속도의 크기는 아래와 같다. 다음은 (b) 번 문제다. 양성자가 문제에 주어진 속력에 도달하는 데 걸린 시간의 크기를 묻는 문제다. 그렇다면 속력과 시간의 관계식을 알아보자. 특정시간 t에서..

일반물리학 문제풀이 2023. 12. 17. 19:51

문제 풀이 먼저 문제의 물리적 상황을 그림으로 살펴보자 하나의 구에는 3가지의 힘이 작용하고 있다. 끈에 의한 장력, 전기력(척력), 중력 이 힘들 간의 관계를 설명하면 평형상태에서 장력의 y성분은 중력과 같고 장력의 x성분은 전기력과 같다. 이 관계를 이용하여 식을 세울 수 있다. 식은 아래와 같다. 여기서 T는 mg/cosθ와 같으므로 아래 식에 대입할 수 있다. 그렇다면 문제에서 주어진 값들을 대입해서 전하를 계산할 수 있게 된다. sinθ/cosθ = tanθ임을 이용해서 식을 세우면 전하 q를 구할 수 있다. 따라서 전하 q는 이렇게 된다. (혹은 7.2nC) 결론 장력의 개념과 장력이 어떻게 수식으로 표현되는지 알고 그것을 이용해 장력의 x성분과 전기력이 평형 상태에 있다는 조건으로 식을 세울..

일반물리학 문제풀이 2023. 11. 30. 21:22

문제 풀이 문제 상황을 아래 그림으로 조금 더 자세히 살펴보자 2.00μC 전하에 가해지는 힘은 x축으로 0.5m 거리에 있는 음전하와 직선거리로 0.5m 거리에 있는 양전하로 인한 정전기력이다. 전기력은 중첩되기 때문에 각 힘의 벡터합으로 2.00μC 전하에 가해지는 전기력의 크기와 방향을 구할 수 있다. 그렇다면 각 힘의 x, y 성분을 구해보자 먼저 힘의 x성분은 위 이미지와 같다. 그렇다면 힘의 y성분은 아래 이미지와 같다. 그래서 힘의 x성분과 y성분의 값은 이렇게 된다. 힘의 x성분과 y성분을 알았으니 이제 힘의 크기와 방향을 구할 수 있게 되었다. 힘의 크기와 방향은 아래와 같이 구할 수 있다. 이 식에 우리가 구한 힘의 x성분과 y성분을 대입해서 계산해주면 아래와 같다. 결론 역시나 중첩의..

일반물리학 문제풀이 2023. 11. 27. 20:44

문제 풀이 원점에 놓인 전하는 중첩의 원리에 따라 x, y축 위에 있는 전하의 벡터합으로 자신에게 작용하는 정전기력을 구할 수 있다. 따라서 x 성분에 작용하는 힘, y 성분에 작용하는 힘으로 나누어서 힘의 크기와 방향을 구해야 한다. 계산은 아래 이미지와 같이 하면 된다. 문제에서 제시된 물리량을 쿨롱의 법칙에 따른 정전기력 계산식에 대입해 주면 위 이미지와 같이 x, y성분의 정전기력을 구할 수 있다. 따라서 원점에 놓인 전하에 작용하는 힘의 크기는 피타고라스 정리에 의해 x성분의 제곱과 y성분 제곱의 합의 제곱근이 되고 힘의 방향은 아크탄젠트로 구할 수 있다. 힘의 크기와 방향의 계산 결과는 아래와 같다. 결과를 그림으로 표현하면 아래와 같다. 결론 정전기력은 중첩의 원리가 적용되는데 이를 이해하고..

일반물리학 문제풀이 2023. 11. 26. 18:56

문제 베릴륨 원자핵이 헬륨 원자핵 2개로 쪼개져 전기력이 작용하는 상황에서 원자핵에 작용하는 전기력과 전기력에 의한 가속도를 묻는 문제다. 문제 상황을 아래 그림으로 보자. 베릴륨의 핵이 알파입자 2개로 쪼개진 상황에서 알파 입자 간 정전기력이 작용하고 있다. 그렇다면 쿨롱의 법칙을 이용해 정전기력의 크기를 구할 수 있다. 위 식에 알파입자의 전하량( +2 × 1.6 ×10^-19C)과 r, 쿨롱상수를 대입하면 전기력의 크기를 구할 수 있다. 정답은 아래 이미지와 같다. 다음은 이 힘에 의한 알파입자의 가속도를 구할 차례다. 가속도를 구하는 식은 대부분 알고 있을 것이다. 이 식에 알파입자의 질량 m = 4.0026 u, F = (a) 번 정답 을 대입해 주면 가속도 a를 쉽게 구할 수 있다. 정답은 아..

일반물리학 문제풀이 2023. 11. 16. 23:44

문제 이 문제의 상황을 그림으로 표현해 보았다. 왼쪽의 용수철은 q₂전하가 q1전하 밑에 위치하기 전의 모습이고 오른쪽의 용수철은 q₂전하가 q1전하 밑에 위치하여 전기력이 작용해 용수철이 늘어난 모습이다. 아래 영상을 통해 문제 상황을 보다 더 직관적으로 이해할 수 있을 것이다. 문제의 상황을 표현한 애니메이션 0.800μC의 양전하로 대전된 구가 용수철에 매달려 있다. 이 때 용수철은 평형 위치에 있는 것으로 가정했다. 이런 상황에서 -0.600 μC의 음전하로 대전된 구를 용수철에 매달린 구를 밑에 놓게 되면 쿨롱의 법칙에 의해 두 전하 사이에 인력이 작용하게 되고 그에 따라 용수철이 3.5cm 더 늘어나고, 두 구 사이의 거리가 5.00cm가 되었을 때 두 구가 평형 상태에 도달하였다. 이는 용수..

일반물리학 문제풀이 2023. 11. 12. 19:15