7급 국가직 전기자기학 2012년 기출문제

전위함수가 V ＝ 3xy ＋ z ＋ 1 [V]일 때, 점 (2, －2, 1) [m]에서 전계의 세기 [V/m]는?

다음 그림과 같이 전류 I [A]가 흐르는 직선 도선이 원을 한 번 이룬 후 다시 직진할 때, 원의 중심점 p에서의 자계 $\vec{\mathrm{H}}$의 크기 [A/m]는? (단, 직선 도선은 무한히 긴 것으로 가정한다)

다음 그림과 같이 균일한 자속밀도 $\vec{\mathrm{B}}=\overrightarrow{a_x}-2\overrightarrow{a_y}+3\overrightarrow{a_z}[\mathrm{T}]$가 인가된 공간의 yz평면 상에 1 [m] × 2 [m]의 사각형 도선 루프가 놓여 있다. 이 루프에 2 [mA]의 전류가 흐르는 경우 도선 루프가 받게 되는 토크(Torque) [mN·m]는?

도전율 10 [S/m], 유전율 5 ${\epsilon }_0$이고 단면적이 A [m²]인 도선에 주파수 f 인 전류가 흐르고 있다. 도선 상의 전도전류(conduction current)가 변위전류(displacement current) 크기의 10배가 되는 주파수 f [GHz]는? (단, ${\epsilon }_0=\frac{10^{-9}}{36\pi }$이다)

80 [MHz]에서 임의의 무손실 전송선로의 특성 임피던스는 300 [Ω]이다. 전송선로 상의 전자파 파장이 2.5 [m]라면 전송선로의 인덕턴스 [$\mu$H/m]는?

x ＝ 0을 기준으로 나뉜 두 영역의 경계에 표면전류 $\vec{\mathrm{K}}=10\overrightarrow{a_z}$가 존재한다. x < 0인 영역에서의 자계가 $\overrightarrow{{\mathrm{H}}_1}=12\overrightarrow{a_y}$ [A/m]이면 x > 0인 영역에서의 자계 $\overrightarrow{{\mathrm{H}}_2}$ [A/m]는?

자속밀도 $\vec{\mathrm{B}}=2\overrightarrow{a_z}$ [T]인 xy평면 상에 단위 길이 당 저항이 1 [Ω/m]인 원형 도선이 1회 감겨 있다. 도선의 반지름 r이 시간 t에 대하여 r(t) ＝ t로 변할 때 이 원형 도선에 흐르는 전류 [A]는?

동축 상에 반지름이 각각 a, b, c(a < b < c)인 세 개의 도체 원통이 그림과 같이 배치되어 있고, 반지름 a인 원통과 반지름 c인 원통을 도선으로 연결하였다. 반지름 a인 원통과 반지름 b인 원통 간의 단위 길이 당 정전용량 [F/m]은? (단, 원통의 두께는 길이에 비하여 무시할 수 있을 정도로 얇다)

고유 임피던스 $\eta =30\pi$ [Ω], 비투자율 ${\mu }_r=2$인 무손실 매질에 $\vec{\mathrm{H}}=5\cos (\omega \mathrm{t}-0.8\mathrm{z})\overrightarrow{{\mathrm{a}}_{\mathrm{x}}}-2\sin (\omega \mathrm{t}-0.8\mathrm{z})\overrightarrow{{\mathrm{a}}_{\mathrm{y}}}$ [A/m]의 자계가 주어져 있다. 이 경우 비유전율 ${\epsilon }_{\mathrm{r}}$과 각주파수 $\omega$ [rad/s]는?

반지름 1 [cm]인 원통 내부에 체적전하밀도 ρ_v ＝ 200 [nC/m³]인 전하가 z축 상에 분포되어 있으며 이와 동축으로 반지름이 2 [cm], 3 [cm]인 속이 빈 원통에 표면전하밀도 －2 [nC/m²], ρ_s [nC/m²]의 전하가 각각 분포되어 있다. ρ ＝ 4 [cm]에서 전계의 세기가 0이 되기 위한 ρ_s [nC/m²]는? (단, 원통은 자유공간 상에 있다고 가정한다)

평판 도체 사이의 거리가 d인 평행평판 공기 커패시터가 있다. 다음 그림과 같이 평판 도체 사이에 비유전율이 3, 두께가 $\frac{\mathrm{d}}{2}$인 유전체를 삽입할 때 합성 정전용량의 변화는? (단, 가장자리 효과는 무시한다)

길이 g [m]의 공극(air gap)이 있는 원형 철심에 촘촘하게 코일이 감겨있다. 이 코일에 전류를 흘려 철심에서의 자속밀도가 B [T]일 때 공극에 작용하는 힘 [N]은? (단, 공극의 길이 g는 매우 짧아 자계가 균일하며 철심과 공극의 단면적은 A [m²], 철심과 공극의 투자율은 각각 $\mu$와 ${\mu }_0$로 가정한다)

다음 그림과 같이 강자성체인 실리콘 강과 공극으로 구성된 토로이드(환상 솔레노이드)에 코일을 감고 전류를 흘렸다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 실리콘 강과 공극의 자로 길이의 비는 100 : 1로 가정한다)

투자율이 3×10^－3 [H/m], 단면적이 10 [cm²], 평균 자로의 길이가 20 [cm], 권선수가 500회인 토로이드(환상 솔레노이드)의 코일에 2 [A]의 전류가 흐르고 있다. 토로이드 내부의 자속 [Wb]은?

두 도체판 사이를 유전체로 채우고 어떤 전압을 인가한 평행평판 커패시터에서 도체판에 작용하는 힘이 F [N]이다. 대전 전하량을 2배, 유전체의 유전율을 2배로 하면 도체판에 작용하는 힘 [N]은?
(단, 도체판의 면적 및 도체판 사이의 간격은 일정하다)

벡터포텐셜이 특정주파수에서 $\vec{\mathrm{A}}=-j2{\mu }_0{e}^{j5z}\overrightarrow{a_x}$로 주어진 경우 원천 없는(source-free) 자유공간에 생기는 전계 및 자계는? (단, 페이저 표기법에 따라 시간변화분 $e^{j\omega t}$는 생략한다)

1 [MHz]의 평면파가 순수한 물 속을 진행할 때 공기 중에서 진행하는 경우에 비하여 커지는 값은? (단, 순수한 물의 ${\mu }_{\mathrm{r}}$ ＝ 1, ${\epsilon }_{\mathrm{r}}$ ＝ 81로 가정한다)

자유공간에서 균일 평면파의 전계가 $\vec{\mathrm{E}}(z,\mathrm{t})=40\cos (\omega \mathrm{t}-\beta \mathrm{z})\overrightarrow{{\mathrm{a}}_{\mathrm{x}}}$ [V/m]일 때, z축에 수직한 평면 상에 위치한 반지름 r ＝ 3 [m]인 원을 통과하는 평균전력 [W]은?

다음 그림과 같이 ${\mathrm{I}}_{\mathrm{m}}\cos (\omega \mathrm{t})$의 큰 전류가 흐르는 무한 직선 도선에서 1 [m] 떨어진 위치에 한 변이 1 [cm]인 정사각형의 검출기를 이용하여 ${\mathrm{I}}_{\mathrm{m}}$을 구하려 한다. 검출기에서 측정되는 개방전압(무부하 전압)의 최댓값 $\left|{\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}\right|$와 ${\mathrm{I}}_{\mathrm{m}}$의 관계는? (단, 검출기는 완전한 정사각형 루프로 가정한다)

임의의 부하로 종단된 75 [Ω]의 특성 임피던스를 갖는 무손실 전송선로의 정재파비가 3이다. 부하로부터 0.25 [m] 떨어진 전송선로 상에서 최초로 전압의 최소점이 나타나고 0.5 [m] 떨어진 곳에서 두 번째 최소점이 나타났다. 이 때 부하 임피던스 [Ω]는?