전기력선
전기기사 필기 2021년 3회 12번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 진공 중의 정전계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
패러데이관(Faraday tube)의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?
선택지 분석
1
패러데이관 중에 있는 전속수는 그 관속에 진전하가 없으면 일정하며 연속적이다.
오답 함정 분석
패러데이관 내의 전속은 도중에 진전하가 존재하지 않는 한 소멸하거나 생성되지 않고 일정하게 유지되므로 옳은 설명입니다.
2
패러데이관의 양단에는 양 또는 음의 단위 진전하가 존재하고 있다.
오답 함정 분석
패러데이관은 정의상 +1[C]의 전하에서 시작하여 -1[C]의 전하에서 끝나므로 양단에 단위 진전하가 존재합니다.
3
패러데이관 한 개의 단위 전위차 당 보유에너지는 이다.
오답 함정 분석
정전에너지 공식 W = (1/2)QV에서 Q=1[C], V=1[V]를 대입하면 1/2[J]이 산출되므로 옳은 성질입니다.
패러데이관의 밀도는 전속밀도와 같지 않다.
정답 상세 해설
패러데이관의 밀도는 해당 지점의 전속밀도와 수치적으로 동일합니다.
•
Step 1: 패러데이관의 정의를 확인합니다. 패러데이관은 1[C]의 전속을 포함하는 가상의 관을 의미합니다.
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Step 2: 밀도와 전속밀도의 관계를 분석합니다. 단위 면적당 통과하는 패러데이관의 수(밀도)는 단위 면적당 전속의 양인 전속밀도(D)와 정의상 일치하게 됩니다.
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Step 3: 따라서 패러데이관의 밀도가 전속밀도와 같지 않다는 설명은 패러데이관의 기본 정의에 위배되는 틀린 설명입니다.
자주 묻는 질문
Q.
패러데이관이란 무엇인가요?
전계 내에서 단위 전속(1[C])을 묶어서 하나의 관 형태로 나타낸 가상의 개념을 의미합니다.
Q.
패러데이관의 밀도가 왜 전속밀도와 같나요?
관 하나가 1[C]의 전속을 의미하므로, 단위 면적당 관의 개수는 곧 단위 면적당 전속량인 전속밀도와 수치가 같아지기 때문입니다.
Q.
패러데이관의 에너지는 어떻게 계산되나요?
전하량 Q=1[C]인 관이 전위차 V[V]인 곳에 있을 때, 축적되는 에너지는 W = 1/2 * Q * V 공식을 통해 계산됩니다.