공기출 - 2017 국가직 7급 전기자기학 문제 정답

전기자기학-가 정답(2021-05-10 / 279.9KB / 430회)

전기자기학 가 책형 1 쪽 전기자기학 문 1. 완전도체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 완전도체는 도전율이 무한대인 이상적인 도체이다. ② 외부 전계에 의해 대전된 완전도체의 표면은 등전위가 된다. ③ 완전도체의 내부에서 전계의 크기는 0이다. ④ 완전도체와 자유공간의 경계면에서 전계의 법선 성분은 0이다. 문 2. 그림과 같이 반지름이 2 [m]인 도체구각(conductor shell) 위에 면전하 밀도가 [C/m2]인 전하가 분포해 있다. 원점 O로부터 4 [m] 떨어진 점 A에서 전계의 크기를  [V/m]라고 할 때, 원점 O로부터 1 [m] 떨어진 점 B에서 전계의 크기[V/m]는?  [C/m2] O 1 [m] 2 [m] B A ①  ②  ③  ④  문 3. 저항 24 Ω의 코일을 지나는 자속이 cos[Wb]일 때, 코일에 흐르는 유도 전류의 최댓값[A]은? ① 10 ② 20 ③ 30 ④ 40 문 4. 전자기파에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 은 유전율, 는 투자율이다) ① 일반적인 전자기파의 물리적인 현상을 맥스웰 방정식으로 설명할 수 있다. ② 균일하고 등방성의 일반 매질에서 전자기파의 전파속도 는  이다. ③ 균일하고 등방성의 일반 매질에서 고유 임피던스 는    이다. ④ 균일 평면파는 전계와 자계의 진동방향에 대하여 수직인 방향으로 진행한다. 문 5. 그림과 같이 표면전하밀도 [C/m2], [C/m2]가 각각 분포 하고 있는 두 개의 무한 도체 평판이 거리 로 서로 평행하게 놓여 있고, 평판 사이에 유전율이 , 인 두 유전체가 각각 존재하고 있다. 점 , , , 에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 점 는 두 유전체의 경계면에 있다)       무한 평면 도체( [C/m2]) 무한 평면 도체( [C/m2])   ① 점 에서의 전계의 크기는 점 에서의 전계의 크기보다 크다. ② 점 에서의 전계의 크기는 점 에서의 전계의 크기보다 크다. ③ 점 와 점 에서 전속 밀도의 크기는 동일하다. ④ 점 에서 전위는 불연속이다. 문 6. 무손실의 자유공간을 진행하고 있는 균일 평면파의 시변 전계가  cos  [V/m]이다. 평면파의 전계 크기 는 2 [V/m], 주파수는 300 [MHz]일 때, 균일 평면파가 갖는 시평균 전력밀도[W/m2]는? (단,     × [F/m],   × [H/m]이다) ①   ②   ③   ④   문 7. 선형, 등방성과 균질성(linear homogeneous isotropic) 유전체에서 힘, 전계, 전위 그리고 에너지에 대한 설명이다. 다른 모든 조건의 변화는 없고 유전체의 비유전율만 증가할 때, 일어날 수 있는 현상으로 옳지 않은 것은? ① 유전체 내부의 한 점에서 같은 거리에 있는 점전하로부터 받는 힘의 크기가 감소한다. ② 평행판 커패시터의 두 도체판 사이에 존재하는 전계의 크기가 감소한다. ③ 유전체 내부에 존재하는 전하에 대한 전위가 감소한다. ④ 평행판 커패시터에 저장된 정전에너지가 감소한다. 전기자기학 가 책형 2 쪽 문 8. 그림과 같이 전류  [A]가 흐르는 무한 직선 도선이 반지름 0.5 [m]인 원을 한 번 이룬 후 다시 직진할 때, 원의 중심점에서의 자계  [A/m]의 크기는? [A] 0.5 [m] ①  ②  ③   ④   문 9. 그림과 같이 전기쌍극자와 자기쌍극자에 의해 발생하는 전계 와 자계를 나타냈다. 전기쌍극자의 스칼라 전위와 자기쌍극자의 벡터 자위에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단,   ∇,     ∇× 이며, 는 투자율이다)   ① 자기쌍극자의 루프 반지름이 증가하면 발생하는 벡터 자위의 크기가 증가한다. ② 전기쌍극자의 두 점전하 사이의 거리가 증가하면 발생하는 스칼라 전위가 증가한다. ③ 주위 매질의 투자율이 증가하면 자기쌍극자에 의해 발생하는 벡터 자위의 크기가 증가한다. ④ 주위 매질의 유전율이 증가하면 전기쌍극자에 의해 발생하는 스칼라 전위가 증가한다. 문 10. 원천(source)이 없는(   ) 무손실 자유공간을 진행하는 시변전계가  cos  [V/m]일 때, 시변자계  [A/m]는? (단, 는 각주파수, 는 파수(wave number), 는 체적전하밀도, 는 전류밀도, 는 자유공간의 투자율이다) ①   cos  ②   sin   ③   sin   ④   cos  문 11. 자유공간에서 시변전계와 시변자계에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 전속밀도의 시간 변화율    의 단위는 [A/m3]이다. ② 시변전계와 시변자계는 독립적으로 서로 무관하다. ③ 자계가 시간에 따라 변화가 있을 때 ∇ ․  이다. ④ 전계가 시간에 따라 변화가 있을 때   ․   이 된다. 문 12. 그림과 같이 각각 권선수 과 를 가지는 변압기가 존재한다. 이상적인 변압기일 경우, 부하 저항과 전원 쪽에 작용하는 유효 부하저항()간의 관계식은? (단, , 는 전류, , 는 전압, 은 부하 저항이다)               ①        ②        ③      ④       문 13. 그림 (가)와 같이 정전용량이 1 [pF]인 평행판 커패시터가 있다. 이 커패시터의 평행판 사이에 비유전율 이 3이고, 두께가 평행판 사이 간격의   이 되는 유전체 평판이 그림 (나)와 같이 삽입 되었을 때, 정전용량[pF]은? 도체 평판     도체 평판 도체 평판   도체 평판 그림 (가) 그림 (나) ①   ②   ③   ④   전기자기학 가 책형 3 쪽 문 14. 선형, 등방성과 균질성(linear homogeneous isotropic) 물질에서 도전율이 5 [S/m]이고 비유전율이 이다. 주파수 1 [GHz]에서 이 물질에 대해 전도전류밀도(conduction current density)의 크기와 변위전류밀도(displacement current density)의 크기가 같다. 이 물질의 비유전율은? (단,     ×[F/m]이다) ① 1 ② 18 ③ 30 ④ 90 문 15. 선형, 등방성과 균질성(linear homogeneous isotropic) 자성체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 은 자화율, 는 자유공간의 투자율, 은 비투자율, 은 자화, 는 자속밀도, 는 속박전하에 의한 체적전류밀도, 는 자유전하에 의한 체적전류밀도이다) ① 자화율과 비투자율이 상수이다. ② ∇ ․  ③    ④      문 16. 그림과 같이 평면에 놓인 길이 2 [m]인 도선에 전류   ＝2 [A]가 원통 좌표계 축 방향을 따라 흐르고, 일정한 크기  ＝2 [T]인 균일 자속밀도가 방향으로 존재한다. 이때, 도선이 일정한 속도를 가지고 반시계방향으로 한 바퀴 회전하여, 제자리로 오도록 하는데 필요한 일[J]은? (단, 중력은 무시한다)        2 [m]   ①  ②  ③  ④  문 17. 자유공간에서 균일 자속밀도가   [T]이고, 한 변의 길이가  [m]인 정사각형 루프가   인 평면에 놓여 있다. 이 루프에 반시계방향으로 전류  [A]가 흐를 때, 이 루프에 작용하는 힘[N]과 토크(torque)[N․m]의 크기는? ①  ,   ②  ,   ③ 0,   ④ 0,   문 18. 그림과 같이 정지해 있는 사각형 루프를 균일 시변 자속밀도가 수직으로 통과하고 있다. 시변 자속밀도가   sin [T] 이며,  ＝0.1 [m],  ＝0.1 [m]일 때, 루프상의 유도 기전력[V]은? (단, ⊙는 균일 자속밀도가 지면에서 나오는 방향이다)  ＝ 0.1 [m]  ＝ 0.1 [m]  ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ① sin  ② cos ③ cos ④ sin  문 19. 원점을 기준으로 반지름이  [m]인 도체구가 자유공간에 놓여 있고, 전위 분포가 다음과 같이 주어져 있을 때, 저장된 정전 에너지[J]는? (단, 는 자유공간의 유전율이다)         V  ≤      V    ①      ②      ③   ④   문 20. 균일 평면파가 매우 큰 도전율을 갖는 양도체(good conductor)에 입사되었을 때의 설명으로 옳지 않은 것은? ① 양도체에 큰 전도전류가 흘러 저항성 손실이 발생한다. ② 양도체에서 감쇠상수(attenuation constant)와 위상상수(phase constant)는 같은 값을 갖는다. ③ 양도체의 표피두께(skin depth)는 주파수의 제곱근에 반비례 한다. ④ 전계의 최대점과 자계의 최대점은 90도 위상차가 난다.