그림과 같은 유전속 분포가 이루어질 때 $\varepsilon_1$과 $\varepsilon_2$의 크기 관계는?

$\varepsilon_1 > \varepsilon_2$

$\varepsilon_1 < \varepsilon_2$

$\varepsilon_1 = \varepsilon_2$

$\varepsilon_1 > 0, \varepsilon_2 > 0$

경계조건

전기기사 필기 2017년 3회 9번

두 유전체 경계면에서 $\frac{\tan \theta_1}{\tan \theta_2} = \frac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}$ 관계가 성립하며, 유전율이 큰 쪽의 각도가 더 큽니다.

Q문제

그림과 같은 유전속 분포가 이루어질 때

ε_{1}

과

ε_{2}

의 크기 관계는?

유사 문제 링크

ε_{1} > ε_{2}

전속선이 유전율이 큰 매질 쪽으로 모이는 성질에 의해

ε_{1} > ε_{2}

가 성립합니다.

•

Step 1: 유전체 경계면에서의 전속 밀도와 전계의 경계 조건을 검토합니다.

•

Step 2: 전속선이 매질 1(

ε_{1}

) 내부로 밀집되는 현상은 매질 1의 유전율이 매질 2보다 크다는 것을 의미합니다.

•

Step 3: 굴절 법칙

\frac{t a n θ _{1}}{t a n θ _{2}} = \frac{ε _{1}}{ε _{2}}

에 의해 전속이 모이는 쪽의 유전율이 더 크므로

ε_{1} > ε_{2}

입니다.

ε_{1} < ε_{2}

전속선이 퍼지는 쪽의 유전율이 더 크다고 반대로 해석할 경우 발생하는 오류입니다.

ε_{1} = ε_{2}

매질의 유전율이 동일하여 굴절이 발생하지 않는 경우를 가정한 오답입니다.

ε_{1} > 0, ε_{2} > 0

유전체의 일반적인 물리적 특성일 뿐, 제시된 굴절 현상을 설명하는 관계가 아닙니다.

전속선이 유전율이 큰 매질로 모이는 이유는 무엇인가요?

유전율이 큰 매질은 분극 현상이 더 강하게 일어나 전하를 더 많이 수용할 수 있는 경로가 되기 때문에 전속선이 집중됩니다.

경계면에서 전속의 굴절 법칙은 어떻게 되나요?

두 유전체 경계면에서

\frac{t a n θ _{1}}{t a n θ _{2}} = \frac{ε _{1}}{ε _{2}}

관계가 성립하며, 유전율이 큰 쪽의 각도가 더 큽니다.