7급 국가직 전기자기학 2024년 기출문제

시행 2024-10-12 · 책형 나 · 25문항 · 출처: 인사혁신처 공개 기출(공공데이터포털, 이용허락 제한 없음)

전체 풀기 (시험 모드)원본 PDF 받기 2024 7급 국가직 전과목

정전계 내의 완전도체에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

전기자기학

①도체 표면은 등전위면이다.
②도체 내부의 전계는 0이다.
③도체 표면에는 전하가 분포할 수 없다.
④도체 표면에 수직한 전계가 존재할 수 있다.

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그림과 같이 전계

E

[V/m]와

θ

의 각을 이루고 있는 전기 쌍극자에 대한 설명으로 옳은 것은? (단,

p

는 전기 쌍극자 모멘트이고,

0^{\circ} < θ < 90^{\circ}

이다)

전기자기학

①회전하지 않는다.
②전계와 평행하게 되도록 시계 방향으로 회전한다.
③전계와 평행하게 되도록 반시계 방향으로 회전한다.
④전계와 전기 쌍극자 모멘트 모두에 수직인 방향으로 회전한다.

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면적

S

를 가진 두 도체 사이에 그림과 같이 유전체가 배치된 두 평행평판 커패시터의 정전용량 비율

C_{1}

C_{2}

는?

전기자기학

①2 : 3
②3 : 2
③3 : 4
④4 : 3

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z

축상에 투자율

μ

, 반지름

a

인 무한히 긴 원통형 도체가 놓여 있다. 균일한 전류

I

[A]가 도체를 통해

+ z

축 방향으로 흐를 때, 원통축으로부터의 거리가

ρ

인 위치에서 자속밀도

B

[Wb/m²]의 크기는? (단,

0 < ρ < a

이다)

전기자기학

① $\frac{μ I}{2 π ρ}$
② $\frac{μ I}{π ρ}$
③ $\frac{μ I ρ}{2 π a ^{2}}$
④ $\frac{μ I ρ}{π a ^{2}}$

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전계가

E = E_{x 0} e^{- j [ω t - β (ω) z]} a_{x}

[V/m]인 전자기파에서,

β (ω)

와

E_{x 0}

만 알려져 있을 때, 알 수 없는 것은? (단, 각주파수

ω

의 함수인

β (ω)

와

E_{x 0}

는 실숫값을 가진다)

전기자기학

①군속도
②위상속도
③편파특성
④포인팅 벡터

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z = 0

인

x y

－평면에 무한 면전류

K = 6 a_{x}

[A/m]가 흐르고,

y = 0

z = 3

인 지점에서

+ x

축 방향으로 무한 선전류

I

[A]가 흐른다. 직각좌표계

(0, 0, 1)

의 위치에서 두 전류원에 의한 자계

H

[A/m]가

0

이 되는 전류

I

[A]는? (단, 길이의 단위는 [m]이다)

전기자기학

① $6 π$
② $9 π$
③ $12 π$
④ $15 π$

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그림과 같이 한 변의 길이가

d

[m]인 정육각형의 루프 도선에 선전류

I

[A]가 흐를 때, 중심

O

에서의 자계

H

[A/m]의 크기는?

전기자기학

① $\frac{I}{2 3 π d}$
② $\frac{I}{3 π d}$
③ $\frac{3 I}{2 π d}$
④ $\frac{3 I}{π d}$

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2 [nC]의 양전하가 일정한 속도

v = 5 a_{x}

[m/s]로, 전계

E =

10 a_{y}

[V/m]와 자속밀도

B = B_{0} a_{z}

[Wb/m²]인 자유공간에서 이동할 때, 양전하가 등속 운동하는

B_{0}

는?

전기자기학

①－50
②－2
③2
④50

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한 변의 길이가

l

인 정삼각형의 꼭짓점 위치에, 그림의 표시 방향으로 동일한 크기의 전류가 흐르는 무한 직선 도선 A, B, C가 있다. 가장 큰 힘을 받는 도선은?

전기자기학

①A
②B
③C
④모두 동일

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10.

전계

E = 5 cos (ω t - 3 π x - 4 π z) a_{y}

[V/m]인 평면 전자기파가 자유공간을 진행할 때, 파장

λ

[m]는?

전기자기학

①0.1
②0.4
③0.7
④1.2

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11.

균일한 밀도 1 [nC/m]인 무한 선전하가 자유공간의

z

축상에 있다. 전하량

Q

[C]인 점전하를 직각좌표계의 위치

(2, 0, 1)

에서

(1, 0, 3)

으로 이동할 때, 필요한 일[nJ]은? (단,

ϵ_{0}

는 자유공간의 유전율이고, 길이의 단위는 [m]이다)

전기자기학

① $\frac{Q}{4 π ϵ _{0}} ln 2$
② $\frac{Q}{2 π ϵ _{0}} ln 2$
③ $\frac{Q}{4 π ϵ _{0} l n 2}$
④ $\frac{Q}{2 π ϵ _{0} l n 2}$

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12.

그림과 같이 비유전율

ϵ_{r 1} =

2인 매질 1과 비유전율

ϵ_{r 2} =

3인 매질 2가

x y

－평면을 경계로 접해있다. 매질 1에서 전계가

E_{1} = 3 a_{x} -

4 a_{y} + 3 a_{z}

[V/m]일 때,

tan θ_{2}

는? (단, 경계면에 존재하는 자유전하는 없다)

전기자기학

① $\frac{1}{2}$
② $1$
③ $\frac{3}{2}$
④ $\frac{5}{2}$

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13.

z = 0

인

x y

－평면상의 무한 직선 도선이 그림과 같이 원점을 중심으로 반지름 0.1 [m]인 반원형 고리 모양을 하고 있다. 도선에 전류 5 [A]가 흐를 때, 원점에서 자속밀도

B

[Wb/m²]의 크기와 방향은? (단,

μ

는 공간의 투자율이다)

크기 방향

전기자기학

① $12.5 μ$ $- z$ 축
② $12.5 μ$ $+ z$ 축
③ $25 μ$ $- z$ 축
④ $25 μ$ $+ z$ 축

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14.

시변 자속밀도

B (t) = 10 t a_{z}

[Wb/m²]가 균일하게 분포한 공간에 그림과 같은 ‘ㄷ’자형 도체 레일이 있다.

y

축에 평행한 금속막대가 시간

t = 0

[s]일 때,

x = 0

인 지점에서 출발하여

v = 2 a_{x}

[m/s]의 속도로 이동한다. 시간에 따른 유도기전력

V_{o}

[V]의 크기는?

전기자기학

① $40 t$
② $40 t^{2}$
③ $80 t$
④ $80 t^{2}$

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15.

그림과 같이

x y

－평면에 밑변과 높이가 각각 1 [m]인 이등변 삼각형 루프 도선이

y

축 대칭으로 놓여 있고, 반시계 방향으로 정전류 2 [A]가 흐른다. 공간에 균일한 자속밀도

B = 2 a_{y}

[Wb/m²]가 인가될 때, 삼각형 도선의 좌측 빗변, 우측 빗변, 밑변이 각각 받는 힘의 방향은?

좌측 빗변 우측 빗변 밑변

전기자기학

① $+ z$ 축 $+ z$ 축 $- z$ 축
② $- z$ 축 $+ z$ 축 $+ z$ 축
③ $+ z$ 축 $- z$ 축 $+ z$ 축
④ $- z$ 축 $- z$ 축 $+ z$ 축

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16.

어떤 도체의 전도율이

σ = 6 \times 1 0^{7}

[S/m], 유전율이

ϵ_{0} = \frac{1 0 ^{- 9}}{36 π}

[F/m]일 때, 주파수 1 [GHz]에서 흐르는 전도전류 진폭(

I_{c}

)과 변위전류 진폭(

I_{d}

)의 비

\frac{I _{c}}{I _{d}}

는?

전기자기학

① $5.4 \times 1 0^{8}$
② $1.08 \times 1 0^{9}$
③ $2.16 \times 1 0^{9}$
④ $5.4 \times 1 0^{9}$

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17.

최대 전계의 크기가

E_{0}

[V/m]인 평면 전자기파가 자유공간으로부터 무손실 유전체 경계면에 수직 입사한다. 유전체의 비투자율

μ_{r} =

1이고 비유전율

ϵ_{r} =

9일 때, 유전체 내부를 진행하는 전자기파의 최대 전계의 크기[V/m]는? (단, 자유공간의 투자율과 유전율은 각각

μ_{0} =

4 π \times 1 0^{- 7}

[H/m],

ϵ_{0} = \frac{1 0 ^{- 9}}{36 π}

[F/m]이다)

전기자기학

① $\frac{1}{4} E_{0}$
② $\frac{1}{2} E_{0}$
③ $E_{0}$
④ $\frac{3}{2} E_{0}$

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18.

완전도체 위에 비유전율

ϵ_{r} =

2.5인 균일한 두께의 유전체가 공기와 접해 있다. 공기 중에서 크기

E_{2} =

1,000 [V/m]인 전계가 유전체 경계면에 수직일 때, 유전체－도체 경계면에서 전하밀도의 크기[C/m²]는? (단, 공기－유전체 경계면에 자유전하는 없다)

전기자기학

① $400$
② $400 ϵ_{0}$
③ $1, 000$
④ $1, 000 ϵ_{0}$

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19.

최대 전계의 크기가

E_{0}

[V/m]인 평면 전자기파가 자유공간으로부터 비투자율

μ_{r} =

1인 무손실 유전체로 수직 입사한다. 자유공간에서 측정된 파동의 정재파비가 2일 때, 유전체의 비유전율은?

전기자기학

①1
②2
③4
④9

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20.

자유공간의 원점에 전하량이

Q

[C]인 양전하가 놓여 있다. 그림과 같이 한 변의 길이가

a

[m]인 정육면체의 한 면 A를 통과하는 전계

E

[V/m]의 선속(flux)은? (단,

ϵ_{0}

는 자유공간의 유전율이다)

전기자기학

① $\frac{Q}{24 ϵ _{0}}$
② $\frac{Q}{12 ϵ _{0}}$
③ $\frac{Q}{8 ϵ _{0}}$
④ $\frac{Q}{4 ϵ _{0}}$

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21.

벡터 자기장 포텐셜이

A = ρ^{2} a_{ϕ}

[Wb/m]일 때, 원점을 중심으로 반지름이

a

[m]인

x y

－평면상의 원판을 통과하는 자속[Wb]은? (단,

ρ

는 원통좌표계에서

z

축으로부터의 거리이다)

전기자기학

① $0$
② $π a^{3}$
③ $2 π a^{3}$
④ $4 π a^{3}$

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22.

길이 2 [m], 단면적 25 [cm²], 권선수 2,000회인 솔레노이드가 비투자율

μ_{r} =

1,000인 내부 철심을 가지고 있다. 이 솔레노이드에 1 [A]의 전류가 흐를 때, 단위길이당 자기 인덕턴스[H/m]는? (단, 자유공간의 투자율

μ_{0} = 4 π \times 1 0^{- 7}

[H/m]이고 솔레노이드는 이상적이다)

전기자기학

① $\frac{π}{2}$
② $π$
③ $2 π$
④ $4 π$

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23.

권선수

N

, 비투자율

μ_{r}

인 전자석에 정전류

I

[A]가 흘러 자로

l

을 따라 흐르는 자속이

Φ

[Wb]이다. 전자석과 접극자 사이의 미소 공극이

x

일 때, 접극자에 작용하는 힘의 크기에 대한 설명으로 옳은 것은? (단,

μ_{r} ≫ 1

l ≫ x

이고 누설자속은 무시한다)

전기자기학

① $x$ 에 비례
② $x$ 에 반비례
③ $x$ 의 제곱에 비례
④ $x$ 의 제곱에 반비례

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24.

내부 임피던스가 40 [Ω]인 신호 발생기가 파장의

\frac{1}{4}

길이인 무손실 전송선을 통해 160 [Ω]의 저항성 부하와 연결되어 있다. 전송선에 최대 전력이 전달되기 위한 전송선의 특성 임피던스[Ω]는?

전기자기학

① $40$
② $80$
③ $120$
④ $160$

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25.

자유공간을

z

축 방향으로 진행하는 평면 전자기파의 전계가

E =

2 cos (1 0^{8} t - 2 z) a_{x} + 2 cos (1 0^{8} t - 2 z + nπ) a_{y}

[V/m]이다. 편파특성은? (단,

n

은 정수이다)

전기자기학

①선형 편파
②타원 편파
③음의 원형 편파
④양의 원형 편파

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