2015 국가직 7급 전기자기학 문제 정답 - 2015.8.29.

 

전기자기학-3정답(2021-04-28 / 238.8KB / 373회)

 

 전기자기학 3 책형 1 쪽 전기자기학 문 1. 공기로 채워져 있는 평행판 커패시터에 전위를 일정하게 유지 시키며 도체판 사이에 유전체를 넣을 때, 도체판에 모이는 전하량과 도체판 사이의 전계에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 가장자리 효과는 무시한다) ① 전하량 Q는 증가하고, 전계 E는 증가한다. ② 전하량 Q는 증가하고, 전계 E는 불변이다. ③ 전하량 Q는 불변이고, 전계 E는 증가한다. ④ 전하량 Q는 불변이고, 전계 E는 불변이다. 문 2. 그림과 같이 자유공간에서 전위가 0인 무한 평면 도체가 z ＝ 0 평면에 놓여있고, 원점으로부터 d와 3 d 만큼 떨어진 곳에 두 개의 점전하 －2 Q [C]와 ＋ Q [C]가 놓여있다. 이 때 점전하 ＋ Q가 받는 힘의 크기 [N]는? (단, 는 자유공간의 유전율이다) ＋ Q － 2 Q 3 d y x z d 0 ①        ②        ③        ④        문 3. 자유공간에서 전계는    cos   sin   Vm이고, 자계는     cos   sin   Am일 때, 포인팅 벡터(Poynting vector)  Wm  는? (단, 는 각주파수, 는 고유임피던스, 는 파수를 나타낸다) ①    ②  ③  ④  문 4. 무손실 전송선로의 단위길이당 커패시턴스와 인덕턴스가 각각  ′  pFm과 ′  nHm일 때, 전송선로 상의 전자파의 속도  ms와 특성임피던스 [Ω]는? ① 107 , 100 ② 107 , 50 ③ 108 , 100 ④ 108 , 50 문 5. Hz에서 A의 전도전류(conduction current)가 흐르는 금속 도선이 있다. 유전율, 투자율, 도전율이 각각   [F/m],   [H/m],    Sm  일 때, 변위전류(displacement current) A 크기는? (단,  와  는 자유공간의 유전율과 투자율이다) ①   ②   ③   ④   문 6. 그림과 같이 60 °를 이루고 있는 V형 도선 위를 y축에 평행한 무한히 긴 단락 도체 막대가 속도    ms로 움직이고 있다. 자속밀도    T일 때, 시간 t ＝t0(t0 > 0)에서의 유도 기전력[V]은? (단, 도체 막대는 t ＝ 0일 때 원점을 통과한다) 60 °  x y ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ①   ②  ③   ④  문 7. 전속밀도가  cos   Cm  로 주어졌을 때, 반경이 1 [m] 이고 높이가 －2 ≤ z ≤ 2 [m]인 원통 내부에 있는 전하들의 총 전하량[C]은? (단,    는 원통좌표계의 좌표성분이다) ①   ②  ③    ④   문 8. 그림과 같이 길이가 2 [m]이며 10 [A]의 전류 I가 흐르는 선형 도체가,  ×   T인 자계 안에서 z축을 중심으로 한 바퀴 회전할 때 소요되는 에너지[J]는? (단, 는 원통좌표계의 좌표성분이며, 중력은 무시한다)       0 I ① ×  ② ×  ③  × ④  × 문 9.   인 영역Ⅰ에는 비유전율이 4인 유전체가,   인 영역Ⅱ 에는 비유전율이 2인 유전체가 있다. 두 유전체의 경계면에서 영역Ⅰ의 전계가      Vm일 때, 영역Ⅱ 에서의 전계   Vm는? (단, 두 유전체의 경계면에 자유전하는 없다) ①     ②     ③     ④     문 10. 자유공간에서 z ＝ 0 평면에    Am인 면전류가 있고, 점 P(0, 0, 3) [m]를 지나고 x축과 평행하게 놓여 있는 무한히 긴 도선에 전류가 흐르고 있다. 점 Q(0, 0, 1.5) [m]에서 자계가   이라면, 도선에 흐르는 전류[A]는? ①  ②  ③  ④  전기자기학 3 책형 2 쪽 문 11. 균일한 자계 내에 자계에 수직으로 입사한 전자의 운동 궤적과 자기력의 방향이 옳은 것은? (단, 중력의 영향은 무시한다) ① 타원운동, 타원 중심으로 들어가는 방향 ② 타원운동, 타원 중심에서 나가는 방향 ③ 원운동, 원 중심으로 들어가는 방향 ④ 원운동, 원 중심에서 나가는 방향 문 12. 패러데이의 전자기 유도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 정지되어 있는 폐회로에 쇄교하는 자속이 시간에 따라 변하면 기전력이 발생한다. ② 균일 정자계 내에서 폐회로가 회전 운동하면 기전력이 발생할 수 있다. ③ 시변 자계 내에서 폐회로가 직선 운동하면 기전력이 발생할 수 없다. ④ 폐회로에 흐르는 전류의 방향은 그 전류를 발생시킨 자속의 변화를 방해하는 방향이며 이를 렌츠의 법칙이라 한다. 문 13. 이상적인 솔레노이드(solenoid)와 이상적인 토로이드(toroid)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 솔레노이드 내부의 자계는 권선수 밀도에 비례한다. ② 토로이드 내부의 자계는 권선수에 비례한다. ③ 솔레노이드 내부의 자계는 중심축으로부터의 거리에 반비례 한다. ④ 토로이드 내부의 자계는 중심축으로부터의 거리에 반비례한다. 문 14. 특성임피던스가 50 [Ω]인 무손실 전송선로를 이용하여 부하 임피던스를 측정하려 한다. 부하가 있는 위치에서 측정한 반사계수의 크기는 0.5, 위상은 90 °였다. 이때 부하임피던스[Ω]는? ①  ②  ③  ④  문 15. 내경이 m이고 외경이  m인 무한 길이의 동축케이블에서 자계 및 자속밀도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 내부도체 에서 전류 는  방향으로 균일하게 흐르고 있고, 와 는 원통좌표계의 좌표성분이다) ①     에서 ∇×  이다. ②     에서 ∇․ 이다. ③   에서 ∇×     이다. ④   에서 ∇․    이다. 문 16. 균일 평면파가 공기로부터 비유전율 2, 비투자율 1인 선형 완전 유전체로 수직으로 입사하고 있다. 유전체 내부의 평면파를 입사 평면파와 비교할 때 변화된 것만을 모두 고른 것은? ㄱ. 전계 크기 ㄴ. 자계 크기 ㄷ. 속도 ㄹ. 주파수 ㅁ. 전파상수 ① ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㅁ ② ㄱ, ㄴ, ㄹ ③ ㄷ, ㄹ ④ ㄷ, ㅁ 문 17. 자성체는 반자성체, 상자성체, 그리고 강자성체 등으로 구분될 수 있다. 자성체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 반자성체와 상자성체는 비투자율이 매우 작아 보통 비자성체 (non-magnetic material)라고 한다. ② 반자성체 내부는 전자의 궤도에 의한 자기 쌍극자 모멘트가 없으며 알루미늄, 텅스텐, 백금 등이 대표적 물질이다. ③ 상자성체 내부는 전자의 궤도에 의한 자기 쌍극자 모멘트와 전자의 스핀에 의한 쌍극자 모멘트의 합이 존재하며, 내부의 자계가 외부 인가 자계보다 크다. ④ 강자성체 내부는 상쇄되지 못한 전자들의 스핀에 의해 상대적 으로 큰 자기 쌍극자 모멘트를 가지며 철, 코발트, 니켈 등이 대표적 물질이다. 문 18. 자유공간에서 1 [C]의 점전하가 원점에 놓여 있고, 또 다른 1 [C]의 점전하가 점 A(1, 0, 0) [m]에 놓여 있다. 1 [C]의 점전하를 점 B (0, 3, 0)[m]에서 점C(0, 0, 1)[m]로 이동시키는 데 필요한 에너지[J]는? (단, 는 자유공간의 유전율이다) ①            ②             ③            ④             문 19. 그림과 같이 시변자속밀도 안에 원형 고리 도선이 자계 방향에 수직으로 놓여있다. 자계의 방향은 지면에서 나오는 방향이고 변화율은     ( )이다. 도선의 반지름 r이 일정한 속력 으로 줄어드는 동안 어느 순간에 전류가 흐르지 않음이 관찰 되었다. 이때의 자속밀도는  , 반지름은 이었다면, 도선의 반지름이 줄어드는 속력 은?  ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ①   ②    ③   ④    문 20. 도전율  , 체적전하밀도  , 전류밀도  인 영역에서 투자율  Hm, 유전율  Fm이고,      Vm,    Am일 때, 맥스웰 방정식을 만족하는  Vm  는? ① －2 ② －4 ③ －5 ④ －10