전자파 및 평면파

전기기사 필기 2003년 3회 18번

진공의 유전율($\epsilon_0$)과 투자율($\mu_0$)의 곱의 제곱근에 역수를 취하여 결정하며, 약 $3 \times 10^8 m/s$의 값을 가집니다.

고유 임피던스($\eta$)는 유전율과 투자율의 비로 정의되므로, 이를 속도 공식에 대입하여 $v = 1/(\epsilon\eta)$와 같은 형태로 변형할 수 있습니다.

Q문제

진공 중에 있어서의 전자파의 속도(단위:

m / s

)가 아닌것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

\frac{1}{120 π ϵ _{0}}

진공의 고유 임피던스

120 π

와 유전율의 곱의 역수는 전파 속도

3 \times 1 0^{8} m / s

와 일치하는 올바른 표현입니다.

\frac{500}{π ϵ _{0}} \times 1 0^{10}

해당 수식은 복잡한 상수를 포함하고 있으나, 문제의 구성상 전파 속도를 나타내는 수치적 표현으로 간주되는 오답 선지입니다.

\frac{1}{ϵ _{0} μ _{0}}

전파 속도의 가장 기본적인 정의식으로, 진공 중 유전율과 투자율의 곱의 제곱근에 반비례하는 올바른 표현입니다.

\frac{π μ _{0}}{10 ϵ _{0}}

보기 4의 수식은 진공 중 전자파의 속도 정의 및 유도식과 일치하지 않는 물리량입니다.

•

Step 1: 진공 중 전자파의 속도

v

는 유전율(

ϵ_{0}

)과 투자율(

μ_{0}

)의 관계에 의해

v = \frac{1}{ϵ _{0} μ _{0}}

로 정의되며, 그 값은 약

3 \times 1 0^{8} m / s

입니다.

•

Step 2: 진공의 고유 임피던스

η_{0} = \frac{μ _{0}}{ϵ _{0}} = 120 π [Ω]

임을 이용하면, 속도 식을

v = \frac{1}{ϵ _{0} η _{0}} = \frac{1}{120 π ϵ _{0}}

으로 변형하여 표현할 수 있습니다.

•

Step 3: 제시된 보기들을 비교하면 보기 1, 2, 3은 속도 정의에 부합하거나 수치적으로 대응되지만, 보기 4의

\frac{π μ _{0}}{10 ϵ _{0}}

는 속도의 차원과 맞지 않는 무관한 식입니다.

진공 중 전자파의 속도는 어떻게 결정되나요?

진공의 유전율(

ϵ_{0}

)과 투자율(

μ_{0}

)의 곱의 제곱근에 역수를 취하여 결정하며, 약

3 \times 1 0^{8} m / s

의 값을 가집니다.

고유 임피던스와 속도는 어떤 관계가 있나요?

고유 임피던스(

η

)는 유전율과 투자율의 비로 정의되므로, 이를 속도 공식에 대입하여

v = 1/ (ϵη)

와 같은 형태로 변형할 수 있습니다.