전기자기학정답(2021-03-30 / 238.2KB / 254회)
전기자기학 봉 책형 1 쪽 전기자기학 문 1. 자유공간에서 점 P1 (-2, 2, 0)에 a z [A․m]의 미소전류소가 흐르고 있다. 점 P2 (2, 2, -3)에서의 자계 H [mA/m]는? ① - 6 a z ② 8 a y ③ 10 a z ④ 40 a y 문 2. xy평면 위(z>0)에는 비투자율 1, 아래(z <0)에는 비투자율 2인 물질이 있다. 이 경계면에 표면전류 -3 a y [A/m]가 흐를 때, 경계면 바로 아래에서의 자계 H = a x + 2 a y + 3 a z [A/m] 이면, 경계면 바로 위에서의 x 방향 자계 [A/m]는? ① - 2 a x ② a x ③ 4 a x ④ - 3 a x 문 3. y 축 방향으로 평행하게 배치된 도체 레일이 한쪽 끝 양단점 (0, 0, 0)와 (0.5, 0, 0)에 내부 저항이 무한대인 전압계가 연결 되어 있고, 레일 위에는 습동 도체가 레일과 수직으로 배치되어 y 축 방향으로 v 30 a y [m/s]의 속도로 이동하고 있다. 이때 자속 밀도 B a z [Wb/m2]이고, 레일의 폭은 0.5 [m]이며 도체는 완전 도체라고 한다. 전압계의 단자는 좌표원점 쪽의 단자를 1번, 나머지 단자를 2번으로 할 때 전압계의 지시값 V12 [V]은? ① 30 ② -30 ③ 15 ④ -15 문 4. 전계 E = 20 a x [V/m], 자계 B B a y [Wb/m2]인 영역 내에서 대전입자가 4 a z의 일정한 속도로 운동한다. 이 때의 B [Wb/m2]는? ① 5 ② 10 ③ 24 ④ 80 문 5. xy 평면상에 세로가 x 축에 나란한 직사각형(가로 W [m], 세로 L [m]) 모양의 한번 감긴 코일이 속도 2 [m/sec]로 -x 방향으로 움직이고 있다. 코일의 밑변의 초기위치는 x = 100 [m]이다. 코일에 유도되는 전압 [V]는? (단, 외부에서 가해준 자속밀도 B 10 x a z [Wb/m2]이다) W L x y 100 ① 20 WL ② 20 W(L - 100 - 2 t) ③ 10 WL ④ 10 W(L - 100 - 2 t) 문 6. 바람과 지구 자기장을 이용하여 발전기를 만들고자 한다. 그림과 같이 종이 바람개비 날개 뒤에 길이가 1 [m]인 가느다란 금속 막대를 부착하고, 금속 막대의 바깥 끝 부분이 계속 전기 접촉을 할 수 있도록 금속 원형 고리를 장착하였다. 바람개비를 북쪽을 바라보게 하고, 지표에 수평으로 그림과 같이 설치하였다. 바람에 의하여 회전할 때, 바람개비 중심에 있는 금속 막대 부분과 원형 고리 사이의 전위차가 1 [V] 생성될 수 있는 바람개비의 초당 회전수[회]는? (단, 지구 자기장의 크기는 0.5 가우스(gauss)이다) 바람 V 지표 1 [m] ① ② ③ ④ 문 7. 수심 10 [m] 깊이에 있는 잠수함과 무선 통신을 할 수 있는 임계 주파수[Hz]는? (단, 바닷물은 양전도체이며 투자율은 공기와 같고, 유전율은 70 , 도전율은 [S/m]이다) ① 100 ② 500 ③ 1,000 ④ 1,500 문 8. 그림에 보이는 바와 같이 원형 루프 도체가 z = 0 평면상에 놓여있다. 이 루프의 반지름은 10 [cm]이며, 저항의 크기는 5 [Ω] 이다. B sint a z [Wb/m2]일 때, 원형 루프에 흐르는 전류 [A]는? S R x y z ① × sint ② cost ③ cost ④ sint 문 9. 바닷물의 매질상수가 80, 1, 4 [S/m]라고 한다. 바다 속의 잠수함과 통신을 위하여 주파수가 1 [kHz]인 균일 평면파를 바닷물 속으로 수직 입사시켰다. 잠수함에서 측정된 자계의 세기가 바다 표면에서의 자계 세기의 약 1.8 % (e-4)이라면 잠수함의 깊이 [m]는? (단, 이다) ① ② ③ ④ 전기자기학 봉 책형 2 쪽 문 10. 공기 중에서 균일 평면파가 진행하다가 특성이 알려지지 않은 매질의 면으로부터 균일 평면파의 일부가 반사되었다. 전계를 측정 해서 1.5 [m] 간격으로 전계의 크기가 반복된다는 것을 알았다. 또한 첫 번째 전계 크기의 최고값은 경계면으로부터 0.75 [m] 거리 에서 나타났다. 그리고 정재파비(standing wave ratio)는 7의 값을 얻어냈다. 이 매질의 고유 임피던스 [Ω]는? ① 48.1 ② 53.8 ③ 104.7 ④ 257.7 문 11. 자유공간에서 V = 2 x 2y - 3 xy + 5 z인 전위계가 있다. 점 P (-2, 3, 7)에서 체적전하밀도 [C/m3]는? ① 14 ② 109 ③ - 12 ④ - 33 문 12. 평등 자계 내에 수직으로 돌입한 전자의 궤적은? ① 원운동을 하고, 반지름은 전자의 처음 속도에 비례한다. ② 원운동을 하고, 반지름은 자계의 세기에 비례한다. ③ 구면 위에서 회전하고, 반지름은 자계의 세기에 비례한다. ④ 원운동을 하고, 반지름은 자계 세기의 제곱에 비례한다. 문 13. = 1을 갖는 0.2 [F] 평행판 콘덴서의 두 극판 사이에 극판 간격의 1/2 두께에 해당하는 비유전율이 5인 유전체를 평행하게 넣었다. 이 콘덴서의 정전용량 [F]은? ① 1 ② ③ ④ 문 14. D e xsiny a x e xcosy a y z a z [C/m2]의 전속밀도를 발생 시키는 한 변의 길이가 2 [m]인 정육면체 내의 전하량 [C]은? ① 10 ② 20 ③ 30 ④ 40 문 15. 벡터포텐셜 A yz a y z a z [Wb/m] 일 때 yz 평면상의 면 S (x = 0, 0 ≤ y ≤ 1 [m], 0 ≤ z ≤ 1 [m])를 통과하는 자속의 크기 [Wb]는? ① 0.5 ② 1 ③ 2 ④ 4 문 16. z = 0을 경계면으로 하는 두 유전체가 있다. z < 0인 영역은 자유공간이고, z > 0인 영역은 비유전율( )이 인 유전체이다. 경계면 근처의 자유공간에서의 전계는 E a x a z [V/m]일 경우, 유전체 영역의 경계면 근처에서 전계가 경계면에 수직인 방향( a z )과 이루는 각도 [°]는? ① 45 ② 60 ③ 30 ④ 0 문 17. 지면에 수직이고 지면을 향하는 대지 전계 400 [V/m]가 존재 한다고 할 때, 대전된 미소 물방울의 전하량이 -9 × 10-7 [C]이라고 한다면, 대기 중에 떠 있기 위한 이 물방울의 최대 반지름[mm]은? (단, 중력가속도는 10 [m/sec2], 물 1 [kg]을 0.001 [m3]으로 보며, 물방울은 중력과 대지 전계만의 영향을 받는다고 가정한다) ① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4 문 18. 내부 도체의 반지름이 0.5 [cm], 외부도체의 반지름이 5 [cm]인 동축 케이블이 있다. 동축 케이블의 내부도체와 외부도체사이에는 비유전율 =9, 비투자율 =1인 유전체로 채워져 있다. 전자파가 이 동축 케이블을 1 [km]전파하는데 걸리는 시간 [s]은? ① 4 ② 6 ③ 8 ④ 10 문 19. 유전체 물질 속에 놓여있는 두 점전하 사이에 작용하는 힘을 측정 하였더니 1 [N]이었다. 이번에는 유전체를 제거하고 공기 중에 놓여있는 동일한 두 점전하 사이의 거리를 1/2로 줄인 후 작용 하는 힘을 측정하였더니 16 [N]으로 증가하였다면, 원래 존재 하였던 유전체의 비유전율은? ① 8 ② 6 ③ 4 ④ 2 문 20. 초전도체 물질은 특정 임계온도 이하에서는 전기저항이 0이라고 한다. 그러나 이러한 초전도체 물질이 임계온도 이하에 있다고 하더라도 자계의 세기가 임계점을 초과하면 초전도성이 사라지게 되어 저항손실 없이 큰 전류를 보내는데 어려움이 있다. 어떤 초전도체의 임계 자속밀도 B = 0.08 [Wb/m2] 라고 할 때, 이 초전도체로 만든 지름 0.1 [mm]의 도선을 초전도체로서 동작 하여 흘릴 수 있는 최대전류 [A]는? ① 10 ② 20 ③ 30 ④ 40