전자파 및 평면파

전기기사 필기 2004년 2회 4번

Q: 전계의 반사계수와 자계의 반사계수는 어떤 관계가 있나요?

자계의 반사계수는 전계의 반사계수와 크기는 같고 부호가 반대인 관계($\Gamma_H = -\Gamma_E$)를 가집니다.

Q: 고유 임피던스는 어떻게 계산하게 되나요?

매질의 고유 임피던스는 $\eta = \sqrt{\frac{\mu}{\epsilon}}$ 로 계산하며, 비투자율이 1인 경우 진공의 고유 임피던스를 매질의 비유전율의 제곱근으로 나눈 값과 같습니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 전자계
인지 유형	calculation
난이도	Level 4

Q문제

영역 1의 자유공간에서 전파

E_{0}^{i} [V / m]

와 자파

H_{0}^{i} [A / m]

가 비유전율

ϵ_{r} = 3

을 가진 유전체 영역으로 수직하게 입사될 때 계면에서의 값으로 틀린 것은?

유사 문제 링크

2012-2-q4 2003-2-q2 2012-2-q8 2008-2-q14 2003-3-q5

선택지 분석

반사 전파의 크기는

- 0.268 E_{0}^{i}

이다.

오답 함정 분석

전계의 반사계수를 계산하면 약 -0.268이 나오므로 올바른 설명입니다.

투과 전파의 크기는

0.732 E_{0}^{i}

이다.

오답 함정 분석

전계의 투과계수를 계산하면 약 0.732가 나오므로 올바른 설명입니다.

반사 자파의 크기는

1.268 H_{0}^{i}

이다.

정답 상세 해설

반사 자파의 크기는

0.268 H_{0}^{i}

이므로 3번 선지가 틀린 설명입니다.

•

Step 1: 각 영역의 고유 임피던스를 계산합니다. 영역 1(자유공간)의 고유 임피던스는

η_{1} = η_{0}

이고, 영역 2(유전체)의 고유 임피던스는

η_{2} = \frac{η _{0}}{ϵ _{r 2}} = \frac{η _{0}}{3}

입니다.

•

Step 2: 전계의 반사계수와 투과계수를 계산합니다. 전계 반사계수

Γ_{E} = \frac{η _{2} - η _{1}}{η _{2} + η _{1}} = \frac{\frac{1}{3} - 1}{\frac{1}{3} + 1} = \frac{1 - 3}{1 + 3} \approx - 0.268

이며, 전계 투과계수

τ_{E} = 1 + Γ_{E} = 1 - 0.268 = 0.732

입니다.

•

Step 3: 자계의 반사계수와 투과계수를 계산합니다. 자계 반사계수

Γ_{H} = - Γ_{E} = 0.268

이며, 자계 투과계수

τ_{H} = \frac{2 η _{1}}{η _{2} + η _{1}} = \frac{2}{\frac{1}{3} + 1} = \frac{2 3}{1 + 3} \approx 1.268

입니다.

•

따라서 반사 자파의 크기는

0.268 H_{0}^{i}

가 되어야 하므로,

1.268 H_{0}^{i}

라고 한 3번 선지는 틀린 값입니다.

투과 자파의 크기는

1.268 H_{0}^{i}

이다.

오답 함정 분석

자계의 투과계수를 계산하면 약 1.268이 나오므로 올바른 설명입니다.

자주 묻는 질문

전계의 반사계수와 자계의 반사계수는 어떤 관계가 있나요?

자계의 반사계수는 전계의 반사계수와 크기는 같고 부호가 반대인 관계(

Γ_{H} = - Γ_{E}

)를 가집니다.

고유 임피던스는 어떻게 계산하게 되나요?

매질의 고유 임피던스는

η = \frac{μ}{ϵ}

로 계산하며, 비투자율이 1인 경우 진공의 고유 임피던스를 매질의 비유전율의 제곱근으로 나눈 값과 같습니다.

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