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고2·3 물리학Ⅱ 과학 전기장과 축전기 확인 문제 20개

「전기장과 축전기」 단원은 점전하가 만드는 전기장과 전위, 평행판 축전기의 전기 용량, 축전기의 직렬 연결, 유전체를 전기장 속에 두었을 때 나타나는 유전 분극을 다룹니다. 아래 시험지 20문항으로는 공식을 상황에 맞게 골라 쓰는지, 직렬 연결에서 전하량과 전압을 구분하는지, 전기장과 전위의 관계를 식과 그래프로 읽는지를 확인합니다.

📝 전기장과 축전기 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).

‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.

원장 한마디

저는 수학을 가르치는 사람이라 물리학Ⅱ를 가르친다고 말할 처지는 아닙니다. 다만 이 단원 시험지 한 장을 집에서 어떻게 쓰면 좋을지는 말씀드릴 수 있습니다.

풀기 전에 문제 옆에 '무엇을 구하는 문제인가'를 한 줄로 먼저 적게 하십시오. 점전하, 평행판 축전기, 직렬 연결, 유전 분극이 한 장에 섞여 나오니 공식부터 떠올리는 것보다 상황을 말로 정리하는 쪽이 먼저라고 저는 봅니다. 직렬 연결 문항은 전하량을 묻는지 전압을 묻는지만 적어 놓고 시작해도 실수가 줄어듭니다.

스무 문항을 다 풀고 나서 한 번 더 연습하고 싶다면 학습지 만들기에서 화면으로 풀어 보셔도 됩니다.

— 수학의 신호 원장

전기장·전위에서 축전기까지

점전하 주위에서 전기장의 세기는 E=kQ/r²로 거리의 제곱에 반비례하고, 전위는 V=kQ/r로 거리에 반비례합니다. 평행판 사이처럼 전기장이 균일하면 E=V/d로 쓰고, 그 안의 전하가 받는 힘은 F=qE입니다. 한 점에서 전기장이 0이 되는 위치는 두 전하의 전기장 세기를 같다고 놓아 구합니다.

축전기에서는 평행판의 전기 용량 C=εS/d가 출발점입니다. 면적에 비례하고 간격에 반비례합니다. 직렬로 이으면 1/C의 합으로 합성 전기 용량을 구하고, 각 축전기의 전하량은 같으므로 Q=CV에서 V=Q/C로 전압을 나눕니다. 유전체를 전기장 속에 두면 유전 분극으로 표면에 편극 전하가 생겨 내부 전기장이 약해지며, 부도체이므로 전류는 흐르지 않습니다.

전기장과 축전기 시험지에 나오는 문항 모양

전기장·전위·축전기에서 헷갈리는 곳

시험지에서 뽑아 본 문제

  1. 진공 중의 평행판 축전기에서 극판의 면적은 그대로 두고 극판 사이의 간격만 2배로 늘렸다. 이때 축전기의 전기 용량은 어떻게 되는가?
    ① 2배가 된다. ② 처음의 절반이 된다. ③ 4배가 된다. ④ 변하지 않는다.정답 · ② 처음의 절반이 된다. — 평행판 축전기의 전기 용량은 C=εA/d이므로 극판 간격 d에 반비례한다. 면적 A가 일정하고 d가 2배가 되면 전기 용량은 처음의 1/2이 된다.
  2. 전기용량이 C인 평행판 축전기를 12 V의 전지로 충전한 뒤 전지를 분리하였다. 이후 비유전율이 3인 유전체를 극판 사이에 빈틈없이 가득 채웠다. 이때 극판 사이의 전위차는?
    ① 4 V ② 6 V ③ 12 V ④ 36 V정답 · ① 4 V — 전지를 분리했으므로 극판의 전하량 Q는 일정하다. 유전체를 채우면 전기용량이 3C가 되므로 V = Q/(3C) = 12 V ÷ 3 = 4 V이다.
  3. x축 위의 x=0에 전하량 +4q인 점전하가, x=3.0 m에 전하량 +q인 점전하가 고정되어 있다. 두 점전하 사이에서 전기장이 0인 지점의 x 좌표는?
    ① 1.0 m ② 1.5 m ③ 2.0 m ④ 2.5 m정답 · ③ 2.0 m — 두 점전하 사이의 x 지점에서 두 전기장의 방향은 서로 반대이므로, 세기가 같으면 전기장이 0이다. k·4q/x² = k·q/(3−x)²에서 양변의 제곱근을 취하면 2/x = 1/(3−x)이므로 2(3−x)=x이다.
  4. 기전력 10 V인 전지, 저항, 처음에 충전되지 않은 축전기를 직렬로 연결하고 t = 0에 스위치를 닫아 충전하였다. 측정 결과 t = 0에서 회로에 흐르는 전류는 5.0 mA였고, 전류가 처음 값의 1/e배(약 0.37배)가 되는 시각은 t = 1.0 s였다. 충분한 시간이 지난 뒤 축전기에 저장된 전기 에너지는?
    ① 2.5 mJ ② 12.5 mJ ③ 25 mJ ④ 50 mJ정답 · ③ 25 mJ — t = 0에서 축전기 전압이 0이므로 R = 10 V ÷ 5.0 mA = 2.0 kΩ이고, 시간 상수 RC = 1.0 s에서 C = 500 μF이다. 충분한 시간이 지나면 축전기 전압은 10 V가 되므로 저장된 에너

시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.

집에서 이 단원을 공부하는 순서

먼저 E=kQ/r², V=kQ/r, E=V/d, C=εS/d, Q=CV를 각각 어떤 상황에 쓰는지 한 줄씩 적어 보게 하십시오. 식을 외우는 것보다 어느 문제에 어느 식을 꺼내는지 가려내는 연습이 먼저이고, 하루 20분 안팎이면 충분합니다.

그다음 직렬 연결 문제를 합성 전기 용량, 전하량, 각 전압의 순서로 풀게 하십시오. 이어서 전위 그래프를 구간별로 나눠 기울기와 방향을 말로 설명해 보게 하면 전기장과 전위의 관계가 정리됩니다. 입자 가속 문제는 ½mv²=qV 한 식으로 풀리는지 확인하십시오.

이어서 하기

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최종 수정: 2026-11-07

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