전자파 및 평면파

전기기사 필기 2007년 1회 10번

Q문제

최대 전계

E_{m} = 6 [V / m]

인 평면전자파가 수중을 전파할 때 자계의 최대치는 약 몇

[A T / m]

인가? (단, 물의 비유전율

ϵ_{s} = 80

, 비투자율

μ_{s} = 1

이다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

0.071

특성 임피던스 계산 시 유전율과 투자율의 비율을 반대로 적용하거나 계산 실수를 한 오답입니다.

0.142

평면전자파가 수중을 전파할 때 자계의 최대치는 약 0.142 [AT/m]입니다. 전계와 자계의 관계를 나타내는 특성 임피던스를 이용하여 계산할 수 있습니다.

•

Step 1: 특성 임피던스(고유 임피던스) 공식을 확인합니다.

η = \frac{E _{m}}{H _{m}} = \frac{μ}{ϵ} = \frac{μ _{0} μ _{s}}{ϵ _{0} ϵ _{s}} = 120 π \frac{μ _{s}}{ϵ _{s}} [Ω]

입니다.

•

Step 2: 주어진 물의 비유전율(

ϵ_{s} = 80

)과 비투자율(

μ_{s} = 1

)을 대입하여 특성 임피던스를 계산합니다.

η = 120 π \frac{1}{80} \approx 42.15 [Ω]

입니다.

•

Step 3: 전계의 최대치(

E_{m} = 6 [V / m]

)를 특성 임피던스로 나누어 자계의 최대치(

H_{m}

)를 구합니다.

H_{m} = \frac{E _{m}}{η} = \frac{6}{42.15} \approx 0.142 [A T / m]

입니다.

0.284

전계와 자계의 관계식에서 비유전율의 제곱근 처리를 누락하거나 잘못된 상수를 곱한 오답입니다.

0.426

특성 임피던스 공식을 잘못 적용하여 자계의 최대치를 과다하게 산출한 오답입니다.

특성 임피던스란 무엇인가요?

특성 임피던스는 매질 내에서 전자파가 전파될 때 전계와 자계의 세기 비율을 의미하며, 매질의 투자율과 유전율에 의해 결정됩니다.

진공 중의 특성 임피던스 값은 어떻게 되나요?

진공 중의 특성 임피던스는 약 377[Ω] (또는 120π[Ω])입니다.