변위전류

전기기사 필기 2022년 2회 10번

전류밀도이므로 단위 면적당 전류인 $A/m^2$를 사용합니다.

Q문제

그림은 커패시터의 유전체 내에 흐르는 변위전류를 보여준다. 커패시터의 전극 면적을

S (m^{2})

, 전극에 축적된 전하를

q (C)

, 전극의 표면전하 밀도를

σ (C / m^{2})

, 전극 사이의 전속밀도를

D (C / m^{2})

라 하면 변위전류밀도

i_{d} (A / m^{2})

는?

유사 문제 링크

선택지 분석

\frac{\partial D}{\partial t}

변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율과 같습니다.

•

Step 1. 총 변위전류

I_{d}

는 전속

ψ

의 시간적 변화율로 정의되며,

I_{d} = \frac{\partial ψ}{\partial t}

입니다.

•

Step 2. 전속

ψ

는 전속밀도

D

와 면적

S

의 곱이므로

ψ = D \cdot S

입니다.

•

Step 3. 변위전류밀도

i_{d}

는 단위 면적당 변위전류이므로

i_{d} = \frac{I _{d}}{S} = \frac{1}{S} \frac{\partial ( D \cdot S )}{\partial t} = \frac{\partial D}{\partial t}

가 됩니다.

\frac{\partial q}{\partial t}

전하의 시간적 변화율은 총 전류를 의미하며, 단위 면적당 값인 전류밀도가 아닙니다.

S \frac{\partial D}{\partial t}

면적이 곱해진 형태는 총 변위전류

I_{d}

를 나타내며, 전류밀도가 아닙니다.

\frac{1}{S} \frac{\partial D}{\partial t}

전속밀도의 시간적 변화율을 면적으로 한 번 더 나누어 차원이 맞지 않는 수식입니다.

변위전류와 전도전류의 차이는 무엇인가요?

전도전류는 도체 내에서 자유전자의 이동에 의해 발생하는 전류이며, 변위전류는 유전체 내에서 전계(또는 전속밀도)의 시간적 변화에 의해 발생하는 가상의 전류입니다.

변위전류밀도의 단위는 무엇인가요?

전류밀도이므로 단위 면적당 전류인

A / m^{2}

를 사용합니다.