전자파 및 평면파

전기기사 필기 2017년 3회 11번

포인팅 벡터의 단위는 $[W/m^2]$를 사용합니다.

Q문제

전계 및 자계의 세기가 각각

E, H

일 때, 포인팅 벡터

P

의 표시로 옳은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

P = \frac{1}{2} E \times H

시시각각 변하는 값이 아닌 시간 평균 전력 밀도를 계산할 때 사용하는 계수(

1/2

)를 추가하여 혼동을 유도합니다.

P = E rot H

맥스웰 방정식의 미분형 형태인 회전(curl) 연산을 포함시켜 수식의 정의를 왜곡한 오답입니다.

P = E \times H

포인팅 벡터는 전자기파의 에너지 흐름 밀도를 나타내며, 전계와 자계의 외적으로 정의됩니다.

•

Step 1: 포인팅 벡터(

P

)의 물리적 의미를 파악합니다. 이는 단위 시간당 단위 면적을 통과하는 전자기 에너지를 의미합니다.

•

Step 2: 벡터의 방향성을 고려합니다. 에너지의 진행 방향은 전계(

E

)와 자계(

H

)에 각각 수직인 방향이므로 벡터 외적 연산을 사용합니다.

•

Step 3: 수식을 정리합니다. 전계의 세기

E

와 자계의 세기

H

를 외적하여

P = E \times H

라는 관계식을 얻습니다.

P = H rot E

전계와 자계의 물리적 관계를 맥스웰 방정식의 연산 기호와 임의로 조합하여 만든 잘못된 수식입니다.

포인팅 벡터의 물리적 의미는 무엇인가요?

전자기파가 전파될 때 단위 시간당 단위 면적을 통과하는 에너지의 양, 즉 전력 밀도를 나타냅니다.

포인팅 벡터의 단위는 무엇인가요?

포인팅 벡터의 단위는

[W / m^{2}]

를 사용합니다.