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1[7급 국가직 전기자기학] 25년 1회차
자유공간에서 전위가 V=2x+3xy2V=\frac{2}{x}+3xy^2[V]일 때, 점 P(12, −1,0)P(\frac{1}{2},\ -1,0)에서 체적 전하밀도 ρv\rho_v[C/m3]는? (단, ϵ0\epsilon_0는 자유공간의 유전율이다)
1
−35ϵ0-35\epsilon_0
2
−32ϵ0-32\epsilon_0
3
−30ϵ0-30\epsilon_0
4
−26ϵ0-26\epsilon_0
해설

푸아송 방정식 ∇2V=−ρv/ϵ0\nabla^2V=-\rho_v/\epsilon_0을 적용하면 ρv=−35ϵ0\rho_v=-35\epsilon_0이다.

∂2V∂x2=4x3,  ∂2V∂y2=6x,  ∂2V∂z2=0\dfrac{\partial^2V}{\partial x^2}=\dfrac{4}{x^3},\ \ \dfrac{\partial^2V}{\partial y^2}=6x,\ \ \dfrac{\partial^2V}{\partial z^2}=0

x=12x=\tfrac{1}{2} 대입: ∇2V=32+3=35\nabla^2V=32+3=35
ρv=−ϵ0∇2V=−35ϵ0\rho_v=-\epsilon_0\nabla^2V=-35\epsilon_0

  • −32ϵ0-32\epsilon_0: y에 대한 2계 미분 항 6x6x를 빠뜨린 값이다.
  • −30ϵ0-30\epsilon_0: 라플라시안 합 35와 맞지 않는다.
  • −26ϵ0-26\epsilon_0: 라플라시안 합 35와 맞지 않는다.

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