경계조건
전기기사 필기 2004년 3회 11번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 유전체 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
서로 다른 두 유전체 사이의 경계면에 전하분포가 없다면 경계면 양쪽에서의 전계 및 전속밀도는?
선택지 분석
1
전계의 법선성분 및 전속밀도의 접선성분은 서로 같다.
오답 함정 분석
전계는 접선 성분이 연속이고 전속밀도는 법선 성분이 연속입니다. 해당 선지는 성분의 종류를 서로 반대로 설명하고 있습니다.
전계의 접선성분 및 전속밀도의 법선성분은 서로 같다.
정답 상세 해설
전계의 접선 성분과 전속밀도의 법선 성분은 경계면에서 연속입니다.
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Step 1: 전계의 접선 성분()은 전계의 보존성()에 의해 경계면 양측에서 동일한 값을 유지하며 연속이 됩니다.
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Step 2: 전속밀도의 법선 성분()은 경계면에 자유 전하가 없는 경우() 가우스 법칙에 의해 경계면 양측에서 동일한 값을 유지하며 연속이 됩니다.
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Step 3: 따라서 두 유전체 경계면에서 전계의 접선 성분과 전속밀도의 법선 성분은 서로 같습니다.
3
전계 및 전속밀도의 법선성분은 서로 같다.
오답 함정 분석
전계의 법선 성분은 유전율의 차이에 의해 불연속적으로 변화하므로 경계면 양쪽에서 서로 같을 수 없습니다.
4
전계 및 전속밀도의 접선성분은 서로 같다.
오답 함정 분석
전속밀도의 접선 성분은 유전율의 차이에 의해 불연속적으로 변화하므로 경계면 양쪽에서 서로 같을 수 없습니다.
자주 묻는 질문
Q.
경계면에 전하가 존재하면 조건이 어떻게 바뀌나요?
경계면에 표면 전하 밀도()가 존재할 경우, 전속밀도의 법선 성분은 의 관계를 가지며 불연속이 됩니다.
Q.
전계의 접선 성분이 연속인 물리적 이유는 무엇인가요?
전계가 보존장으로서 임의의 폐회로를 따라 전계를 선적분한 값이 항상 0이 되어야 한다는 성질 때문에 접선 성분은 항상 연속입니다.