7급 국가직 전기자기학 2011년 기출문제

권선수 N, 평면 면적이 S[m²]인 평면 코일이 균일 자속밀도 B[T]를 가지는 자계 내에 놓여있다. 평면 코일이 자계와 수직인 회전축을 중심으로 1초에 $f$번 회전할 때, 코일에 유도되는 실효 전압[V]은?

원의 단면적이 400[mm²], 길이가 400[mm]인 종이 원통의 표면에 코일이 1000회 균일하게 감겨진 솔레노이드의 인덕턴스[mH]는?

(단, 원통 내부의 매질은 공기이며 솔레노이드의 길이는 원통 지름에 비해 매우 길다. 공기의 투자율은 $4\pi \times 10^{-7}$[H/m]이다)

전류 I₁이 흐르는 무한 직선 도선 가까이에 전류 I₂가 흐르는 정사각형 도선(한변의 길이 b)이 놓일 때 나타나는 현상으로 옳지 않은 것은?

(단, 무한 직선 도선과 정사각형 도선은 같은 평면상에 존재하며 각각의 전류 방향은 그림과 같다)

전계의 페이저가 ${\vec{E}}_s=5e^{j2x}{\vec{a}}_z$[V/m]로 주어질 때, 시간영역에서의 전계 $\vec{E}$ [V/m]는?

(단, 전계의 각속도와 시간은 각각 $\omega$와 $t$ 로 나타낸다)

간격 $d$[m], 면적 $A$[m²]인 두 개의 평행판 사이가 유전율 $ϵ$인 유전체로 채워져 있다. 두 개의 평행판 간에 $V=V_0\sin \omega t$ 의 전압을 인가했을 때, 변위 전류 밀도[A/m²]는?

(단, 유전체는 선형 등방성이며 전계의 가장자리 효과는 무시한다)

$x=0$을 경계로 $x\le 0$ 영역(영역 1)에 도체가 있고 $x>0$ 영역(영역 2)에 공기가 있다. $x=0$의 도체 표면에 표면전류 $\vec{K}=6.5\overrightarrow{a_z}$[A/m]가 흐르고 있고, $x=0$에 접한 영역 1에서의 자계가 $\overrightarrow{H_1}=10\overrightarrow{a_y}$[A/m]로 주어질 때, $x=0$에 접한 영역 2에서의 자계 $\overrightarrow{H_2}$[A/m]는?

양의 $z$축 방향으로 전파하는 평면파의 전계가 다음과 같이 측정되었다. $z=0$에서 양의 $z$축 방향으로 바라볼 때, 시간에 따른 전계 벡터 끝점의 궤적은?

$\vec{E}=(E_1{e}^{-j\alpha }\overrightarrow{a_x}+E_2{e}^{-j\beta }\overrightarrow{a_y})e^{j(\omega t-kz)}$

(단, 여기서 $E_1,E_2,\alpha ,\beta$ 그리고 $k$는 상수이다. 또 $E_1=E_2$이고 $\alpha -\beta =\frac{\pi }{2}$이다)

그림과 같이 도체 구각(spherical shell)의 내부 및 외부 반지름이 각각 a와 b이고, 구각 중심에 양전하$q$가 놓여 있다. 점 m과 점 n 사이의 전위차는?

(단, 구의 중심으로부터 점 m과 점 n까지의 거리는 각각 c와 d이고, c〈 a〈 b〈 d이다. 공기의 유전율은 ${ϵ}_0$이다)

$-4$[μ C]과 $5$[μ C]을 갖는 두 개의 점전하가 자유공간에서 각각 (1, -1, 1)[m]와 (1, 4, -2)[m]의 위치에 놓여 있다. 무한대에서의 전위를 0으로 할 때, (1, 0, 1)[m] 위치에서의 전위[kV]는?

(단, 공기의 유전율은 $\frac{1}{36\pi }\times 10^{-9}$[F/m]이다)

자유공간에서 전속밀도가 $\vec{D}=3y^2{\vec{a}}_x+3x^{2}y{\vec{a}}_y+5{\vec{a}}_z$[C/m²]로 주어질 때, $0\le x\le 1$[m], $0\le y\le 2$[m], $0\le z\le 3$[m]로 이루어진 공간내의 전체 전하량[C]은?

길이 $L$, 특성 임피던스 $Z_o$인 무손실 전송선로에 임피던스 $Z_L$인 부하가 연결되었을 때, 스미스 도표(Smith chart)를 이용하여 구할 수 있는 것으로 옳지 않은 것은?

정전용량이 $C_0$[μF]인 평행판 공기 콘덴서가 있다. 그림과 같이 판면적의 $\frac{2}{3}$에 해당하는 내부를 비유전율 ${ϵ}_s$인 에보나이트 판으로 채울 경우, 이 콘덴서의 정전용량[μF]은?

그림과 같은 무한 평행판 콘덴서의 내부에 여기되는 분극(polarization) $P$의 크기는?

(단, ${\sigma }_f$는 평행판의 표면 전하밀도이고, ${ϵ}_r$은 내부 유전체의 비유전율이다)

자유공간에서 양의 $z$축 방향으로 전파하는 균일 평면파의 전계가 $\vec{E}(z,t)=12\cos (\omega t-kz){\vec{a}}_x$[V/m]로 주어진다. $xy$ 평면상에 놓인 반경 2[m]의 원 내부를 통과하는 평면파의 평균 전력[W]은?

반지름 $a$[m], 권선수 N인 원형 코일면이 지구 자기축과 수직이 되도록 놓여 있고, 코일에는 반시계방향으로 전류 I[A]가 흐른다. 코일면 중심에 지구 자기축 방향으로 자침을 놓을 때, 자침이 코일면과 이루는 각 $\theta$는? (단, 코일면상에서 코일면과 평행한 지구 자계 성분을 $H_n$이라 하고, 코일면과 수직한 지구 자계 성분은 무시한다)

투자율이 ${\mu }_1$인 자성체 1과 ${\mu }_2$인 자성체 2가 평면으로 접하고 있고, 두 투자율 간에는 ${\mu }_1=\frac{1}{3}{\mu }_2$의 관계가 성립한다. 자성체 1과 자성체 2에서의 자계를 각각 $\overrightarrow{H_1}$과 $\overrightarrow{H_2}$라 할 때, $\overrightarrow{H_1}$이 경계면에서 법선과 30°를 이룬다면 $\overrightarrow{H_2}$가 경계면에서 법선과 이루는 각은?

(단, 경계면에서 표면 전류밀도는 0이며, 두 자성체는 무손실 선형 등방성이다)

그림과 같이 3개의 전선 ⓐ, ⓑ, ⓒ가 지면과 평행하게 사람의 머리 위를 지나가고 있다. 각 전선에 $2\pi$[A]의 직류 전류가 동일한 방향으로 흐르고 있을 때, 사람의 머리 위치에서 측정한 자계의 세기[A/m]는?

(단, 전선 ⓑ는 사람의 머리 위 수직선상에 있다)

균일 자속밀도 0.25[T]인 자계에 전자가 20[km/s]의 속도로 수직 입사하여 원운동할 때, 전자 원궤도의 반지름[nm]은?

(단, 전자의 전하량은 $-1.6\times 10^{-19}$[C], 질량은 $9.1\times 10^{-31}$[kg]이다)

FR4는 회로기판 제조에 적합한 유전체 물질이다. 이 FR4에 주파수 1[GHz]의 평면파를 입사시켰을 때의 측정 결과로 옳지 않은 것은? (단, 1[GHz]에서 FR4의 비유전율은 4, 손실탄젠트는 0.002이며, 공기의 유전율은 ${ϵ}_0$, 공기에서 전파속도는 3 × 10⁸ [m/s]이다)

자성체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?