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22-1꼭짓점에 점광원이 놓인 원뿔이 있다. 광원에서 밑면까지 8[m]… | 2022년 전기산업기사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

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22-1

꼭짓점에 점광원이 놓인 원뿔이 있다. 광원에서 밑면까지 8[m] 떨어져 있고 밑면 지름은 12[m]이며, 이 원형 밑면을 지나는 광속이 1,570[lm]이다. 광원의 광도는 몇 [cd]인지 구하시오.(단, π=3.14\pi=3.14 로 계산한다.)

해설

1,250[cd]


[해설]

광도는 단위 입체각당 광속이므로 원형면을 향한 원뿔의 입체각부터 구해야 한다.

I=Fω,ω=2π(1cosθ)I=\dfrac{F}{\omega},\qquad \omega=2\pi(1-\cos\theta)

여기서 θ\theta 는 원뿔의 반각이다. 높이 8[m], 밑면 반지름 122=6[m]\dfrac{12}{2}=6\,[\mathrm{m}] 이므로 빗변은

82+62=10[m]\sqrt{8^{2}+6^{2}}=10\,[\mathrm{m}]

cosθ=810=0.8\cos\theta=\dfrac{8}{10}=0.8

따라서 입체각은

ω=2×3.14×(10.8)=1.256[sr]\omega=2\times 3.14\times(1-0.8)=1.256\,[\mathrm{sr}]

I=1,5701.256=1,250[cd]I=\dfrac{1{,}570}{1.256}=1{,}250\,[\mathrm{cd}]

1,250[cd]

입체각을 밑면의 넓이를 거리의 제곱으로 나눈 값(ω=Ar2\omega=\dfrac{A}{r^{2}})으로 잡으면 원뿔이 아니라 구면 일부를 가정한 근사가 되어 답이 달라진다. 원뿔의 입체각은 반드시 2π(1cosθ)2\pi(1-\cos\theta) 로 계산한다.

8[m] 12[m] 원뿔의 입체각 ω = 2π(1 - cosθ)

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