7급 국가직 전기자기학 2016년 기출문제

평행판 커패시터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

환상철심에 두 코일을 감았을 때, 각 코일의 자기인덕턴스는 $L_1=10[\mathrm{mH}]$, $L_2=10[\mathrm{mH}]$이다. 두 코일의 결합계수 $k$가 $0.5$일 때, 두 코일의 직렬접속을 통해서 얻을 수 있는 합성인덕턴스의 최댓값$[\mathrm{mH}]$과 최솟값$[\mathrm{mH}]$은?

최댓값 최솟값

투자율이 각각 ${\mu }_1$, ${\mu }_2$인 두 자성체가 평면으로 접하고 있는 경계면에서 전류밀도가 0일 때 성립하는 경계조건은?

자유공간상의 $z=10[\mathrm{m}]$에 $xy$ 평면과 평행한 무한평면이 $20[\mathrm{nC}/{\mathrm{m}}^2]$의 전하를 가지고 있다. 원점에서의 전계$[V/m]$는? (단, 자유공간의 유전율 ${ϵ}_0=\frac{10^{-9}}{36\pi }[F/m]$이다)

전극 사이에 공기로 채워져 있고 면적 $S[{\mathrm{m}}^2]$인 도체판이 거리 $x[\mathrm{m}]$만큼 떨어져 있는 평행판 커패시터가 있다. 이 도체판이 전하량 $Q[\mathrm{C}]$로 대전되어 있을 때, 도체판에 작용하는 힘의 크기$[\mathrm{N}]$는?

그림과 같이 $x$축으로 무한직선도선이 설치되어 있고, 전류 $2[\mathrm{A}]$가 $+x$ 방향으로 흐르고 있다. $yz$ 평면상에 설정된 적분경로 $L{}_1$(O－A－B－C－O) 및 $L{}_2$(O－P－Q－R－O)를 따라 자계벡터를 적분한 값의 차이 (${\oint }_{L_2}^{}\vec{\mathrm{H}}\bullet \overrightarrow{dl}-{\oint }_{L_1}^{}\vec{\mathrm{H}}\bullet \overrightarrow{dl}$)는?

매질 내에서 전도전류밀도 크기가 변위전류밀도 크기의 10배일 때 전자기파의 주파수[Hz]는? (단, 매질의 투자율 $\mu ={\mu }_0[H/m]$, 유전율 $ϵ=5{ϵ}_0[F/m]$, 도전율 $\sigma =10[S/m]$이다)

자유공간인 사무실에서 $2.5[\mathrm{GHz}]$ 신호를 이용하여 무선 네트워크를 구성하였다. 비유전율 ${ϵ}_r=4.0$으로 만들어진 나무판을 이용하여 칸막이를 구성하려고 한다. 칸막이가 신호세기에 미치는 영향을 최소화하기 위한 나무판의 두께$[\mathrm{cm}]$는? (단, 자유공간에서 전자파의 속도는 $3\times 10^8[m/s]$이고, 전자파는 칸막이에 수직으로 입사한다고 가정한다)

그림과 같이 풍선에 감겨져 있는 탄성 도체 띠가 균일하고 일정한 자기장 $B[\mathrm{T}]$에 수직으로 걸려 있다. 풍선에서는 공기가 $P[{\mathrm{m}}^3/s]$만큼 빠져 나간다. 풍선의 반지름이 $R[\mathrm{m}]$이 될 때, 띠에 유도되는 기전력$[\mathrm{V}]$은? (단, 띠는 항상 구의 적도상에 있고, 풍선은 항상 완전한 구를 유지한다)

그림과 같이 직사각형 도체 루프는 $xy$평면에 있고, 자속밀도 $\vec{B}=0.2e^{-0.1y}\overrightarrow{a_z}[\mathrm{T}]$내에서 원점으로부터 $\vec{v}=5{\vec{a}}_y[m/s]$로 멀어진다. $R=5[\Omega ]$이라하고 도체 루프의 두 변이 $y_1=2[\mathrm{m}]$, $y_2=2.5[\mathrm{m}]$에 있을 때의 전류$[\mathrm{A}]$는? (단, 도체 루프의 도선 저항은 무시한다)

서로 다른 매질1과 매질2의 경계면에서, 정전계 및 정자계에 대한 아래 네 가지 경계조건 중 옳지 않은 것은? (단, ${\rho }_s$는 표면전하밀도, $J_s$는 표면전류밀도, ${\mu }_0$는 자유공간의 투자율, 아래첨자 $t$는 경계면의 접선성분, 아래첨자 $n$은 경계면의 법선성분이다)

<그림 1>과 같은 변압기가 있다. 변압기 1차 권선에 <그림 2>와 같은 계단파 전류가 입력되었다면, 변압기 2차 권선에 유도되는 전압 파형은?

서로 절연되어 있는 폭 $2[\mathrm{m}]$의 철길 위를 열차가 시속 $72[\mathrm{km}/\mathrm{h}]$의 속도로 달리면서 바퀴축이 지구 자기장의 수직분력 $B=2\times 10^{-3}[\mathrm{T}]$을 끊으면 철길 사이에 발생하는 기전력$[\mathrm{V}]$은?

평면 전자기파와 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

동일한 두 개의 축전기 $\mathrm{A}$, $\mathrm{B}$가 있다. $\mathrm{A}$에는 $10[\mathrm{V}]$, $\mathrm{B}$에는 $20[\mathrm{V}]$를 가하여 축전시켰다. 두 축전기에 저장된 전하량의 비$(Q_A/Q_B)$와 전기에너지의 비$(W_A/W_B)$는?

$Q_A/Q_B$ $W_A/W_B$

전송선로에서 $\frac{R}{L}=\frac{G}{C}$가 만족될 때 감쇠상수$(\alpha )$ 및 위상상수$(\beta )$, 위상속도$(v_p)$는? (단, $R$, $L$, $G$, $C$는 전송선로의 단위길이당 저항, 인덕턴스, 컨덕턴스, 커패시턴스이다)

$\alpha$ $\beta$ $v_p$

그림과 같이 비투자율 ${\mu }_r$, 평균자로의 길이 $l[\mathrm{m}]$, 단면적 $S[{\mathrm{m}}^2]$인 환형 강자성체가 있다. 간격 $l_g[\mathrm{m}]$인 미소공극을 만들면 자기저항은 공극이 없을 때의 몇 배인가? (단, $l\gg l_g$, ${\mu }_r\gg 1$로 가정한다)

유전체 내에 원점을 중심으로 반지름 $2[\mathrm{m}]$인 구에 균등하게 전하가 분포되어 있다. 구 표면의 전속밀도 크기가 $20[C/{\mathrm{m}}^2]$이다. 구의 체적전하밀도$[C/{\mathrm{m}}^3]$는?

무손실 동축선의 단위길이당 정전용량 $C=\frac{2}{3}[\mathrm{nF}/\mathrm{m}]$이고, 내·외도체 사이에 비유전율 ${ϵ}_r=3$, 비투자율 ${\mu }_r=3$인 매질이 채워져 있을 때, 주파수 $f=100[\mathrm{MHz}]$에서 이 전송선로의 특성임피던스$[\Omega ]$는?

그림과 같이 특성임피던스가 $Z_o[\Omega ]$, 위상상수 $\beta [\mathrm{rad}/m]$인 무손실 전송선로의 끝이 개방되어 있다. 개방된 지점으로부터 길이 $L[\mathrm{m}]$만큼 떨어진 지점에 커패시터를 직렬 연결할 경우, 입력임피던스의 허수 부분이 0이 될 조건은? (단, $\omega$는 각속도이고 커패시터의 길이는 무시한다)