전자파 및 평면파

전기기사 필기 2011년 3회 17번

Q문제

진공 중에서 빛의 속도와 일치하는 전자파의 전파속도를 얻기 위한 조건으로 맞는 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

ϵ_{s} = 0, μ_{s} = 0

비유전율과 비투자율이 0이 되면 분모가 0이 되어 속도가 정의되지 않거나 무한대가 되므로 물리적으로 성립할 수 없습니다.

ϵ_{s} = 0, μ_{s} = 1

비유전율이 0이면 전파 속도가 무한대가 되어 진공 중의 빛의 속도와 일치할 수 없습니다.

ϵ_{s} = 1, μ_{s} = 0

비투자율이 0이면 전파 속도가 무한대가 되어 진공 중의 빛의 속도와 일치할 수 없습니다.

ϵ_{s} = 1, μ_{s} = 1

전자파의 전파속도

v

는 매질의 유전율(

ϵ

)과 투자율(

μ

)에 반비례하며,

v = \frac{1}{ϵ μ}

로 정의됩니다.

•

매질의 유전율과 투자율을 진공의 값과 비유전율(

ϵ_{s}

), 비투자율(

μ_{s}

)의 관계로 나타내면

v = \frac{1}{ϵ _{0} ϵ _{s} μ _{0} μ _{s}} = \frac{1}{ϵ _{0} μ _{0}} \cdot \frac{1}{ϵ _{s} μ _{s}}

가 됩니다.

•

진공 중의 빛의 속도

c

는

\frac{1}{ϵ _{0} μ _{0}}

이므로, 전파속도

v

가

c

와 같아지기 위해서는

\frac{1}{ϵ _{s} μ _{s}} = 1

이어야 합니다. 따라서

ϵ_{s} = 1, μ_{s} = 1

인 조건이 필요합니다.

비유전율과 비투자율이 1이라는 것은 무엇을 의미하나요?

해당 매질의 전기적 성질(유전율)과 자기적 성질(투자율)이 진공 상태와 동일함을 의미합니다.

매질 내에서 전자파의 속도는 항상 빛의 속도보다 느린가요?

일반적인 유전체 매질에서는 비유전율과 비투자율이 1보다 크기 때문에 전파 속도는 진공 중의 빛의 속도보다 항상 느려집니다.