7급 국가직 전기자기학 2015년 기출문제

공기로 채워져 있는 평행판 커패시터에 전위를 일정하게 유지시키며 도체판 사이에 유전체를 넣을 때, 도체판에 모이는 전하량과 도체판 사이의 전계에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 가장자리 효과는 무시한다)

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, ${ϵ}_0$는 자유공간의 유전율이다)

자유공간에서 전계는 $\vec{E}=[{\vec{a}}_x\cos (\omega t-kz)+$${\vec{a}}_y\sin (\omega t-kz)]$$[V/m]$이고, 자계는 $\vec{H}=\frac{1}{\eta }[{\vec{a}}_y\cos (\omega t-kz)-{\vec{a}}_x\sin$$(\omega t-kz)]$$[A/m]$일 때, 포인팅 벡터(Poynting vector) $\vec{P}[W/{\mathrm{m}}^2]$는? (단, $\omega$는 각주파수, $\eta$는 고유임피던스, $k$는 파수를 나타낸다)

무손실 전송선로의 단위길이당 커패시턴스와 인덕턴스가 각각 $C\prime =200[\mathrm{pF}/\mathrm{m}]$과 $L\prime =500[\mathrm{nH}/\mathrm{m}]$일 때, 전송선로 상의 전자파의 속도 $v_p[m/s]$와 특성임피던스 $Z_0$[Ω]는?

$50[\mathrm{Hz}]$에서 $1[\mathrm{A}]$의 전도전류(conduction current)가 흐르는 금속 도선이 있다. 유전율, 투자율, 도전율이 각각 $ϵ=2{ϵ}_0$[F/m], $\mu =2{\mu }_0$[H/m], $\sigma ={\sigma }_c[S/{\mathrm{m}}^2]$일 때, 변위전류(displacement current)$[\mathrm{A}]$ 크기는? (단, ${ϵ}_0$ 와 ${\mu }_0$ 는 자유공간의 유전율과 투자율이다)

그림과 같이 60 °를 이루고 있는 V형 도선 위를 y축에 평행한 무한히 긴 단락 도체 막대가 속도 $\vec{u}=3\overrightarrow{a_x}[m/s]$로 움직이고 있다. 자속밀도 $\vec{B}=1\overrightarrow{a_z}[\mathrm{T}]$일 때, 시간 t ＝ t₀(t₀ > 0)에서의 유도기전력[V]은? (단, 도체 막대는 t ＝ 0일 때 원점을 통과한다)

전속밀도가 $\vec{D}=z\rho {\cos }^2\varphi \overrightarrow{a_z}[C/{\mathrm{m}}^2]$로 주어졌을 때, 반경이 1 [m]이고 높이가 －2 ≤ z ≤ 2 [m]인 원통 내부에 있는 전하들의 총 전하량[C]은? (단, $\rho ,\varphi ,z$ 는 원통좌표계의 좌표성분이다)

그림과 같이 길이가 2 [m]이며 10 [A]의 전류 I가 흐르는 선형도체가, $\vec{B}=2\times$$10^{-3}\rho \overrightarrow{a_{\rho }}[\mathrm{T}]$인 자계 안에서 z축을 중심으로 한 바퀴 회전할 때 소요되는 에너지[J]는? (단, $\rho$는 원통좌표계의 좌표성분이며, 중력은 무시한다)

$y<0$인 영역Ⅰ에는 비유전율이 4인 유전체가, $y>0$인 영역Ⅱ에는 비유전율이 2인 유전체가 있다. 두 유전체의 경계면에서 영역Ⅰ의 전계가 $\overrightarrow{E_1}=-30\overrightarrow{a_x}+50\overrightarrow{a_y}+70\overrightarrow{a_z}[V/m]$일 때, 영역Ⅱ에서의 전계 $\overrightarrow{E_2}[V/m]$는? (단, 두 유전체의 경계면에 자유전하는 없다)

자유공간에서 z ＝ 0 평면에 $\vec{K}=6\overrightarrow{a_x}[A/m]$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 $\vec{H}=0$이라면, 도선에 흐르는 전류[A]는?

균일한 자계 내에 자계에 수직으로 입사한 전자의 운동 궤적과 자기력의 방향이 옳은 것은? (단, 중력의 영향은 무시한다)

패러데이의 전자기 유도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

이상적인 솔레노이드(solenoid)와 이상적인 토로이드(toroid)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

특성임피던스가 50 [Ω]인 무손실 전송선로를 이용하여 부하임피던스를 측정하려 한다. 부하가 있는 위치에서 측정한 반사계수의 크기는 0.5, 위상은 90 °였다. 이때 부하임피던스[Ω]는?

내경이 $a[\mathrm{m}]$이고 외경이 $b[\mathrm{m}]$인 무한 길이의 동축케이블에서 자계 및 자속밀도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 내부도체에서 전류 $I$는 $+z$ 방향으로 균일하게 흐르고 있고, $\rho$와 $z$는 원통좌표계의 좌표성분이다)

균일 평면파가 공기로부터 비유전율 2, 비투자율 1인 선형 완전유전체로 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

자성체는 반자성체, 상자성체, 그리고 강자성체 등으로 구분될 수 있다. 자성체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

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 점 C (0, 0, 1) [m]로 이동시키는 데 필요한 에너지[J]는? (단, ${ϵ}_0$는 자유공간의 유전율이다)

그림과 같이 시변자속밀도 $\vec{B}(t)$안에 원형 고리 도선이 자계 방향에 수직으로 놓여있다. 자계의 방향은 지면에서 나오는 방향이고 변화율은 $\frac{dB}{dt}=\alpha$ ($\alpha >0$)이다. 도선의 반지름 r이 일정한 속력으로 줄어드는 동안 어느 순간에 전류가 흐르지 않음이 관찰되었다. 이때의 자속밀도는 $B_0$, 반지름은 $r_0$이었다면, 도선의 반지름이 줄어드는 속력 $v_r$은?

도전율 $\sigma =0$, 체적전하밀도 ${\rho }_{\nu }=0$, 전류밀도 $\vec{J}=0$인 영역에서 투자율 $\mu =0.2[H/m]$, 유전율 $ϵ=0.1[F/m]$이고, $\vec{E}=(Kx-$$10t)\overrightarrow{a_y}[V/m]$, $\vec{H}=$$(x+$$20t)\overrightarrow{a_z}[A/m]$일 때, 맥스웰 방정식을 만족하는 $K[V/{\mathrm{m}}^2]$는?