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벡터 자기장 포텐셜이 \overrightarrow{A}=\rho^{2}… | [7급 국가직 전기자기학] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 24년 1회차
벡터 자기장 포텐셜이 A→=ρ2aϕ→\overrightarrow{A}=\rho^{2}\overrightarrow{a_\phi}[Wb/m]일 때, 원점을 중심으로 반지름이 aa[m]인 xyxy-평면상의 원판을 통과하는 자속[Wb]은? (단, ρ\rho는 원통좌표계에서 zz축으로부터의 거리이다)
1
0
2
πa3\pi a^{3}
3
2πa32\pi a^{3}
4
4πa34\pi a^{3}
해설

원판을 지나는 자속은 2πa32\pi a^{3} Wb이다. 자속은 벡터 퍼텐셜의 선적분으로 바로 구한다.

Φ=∮A⃗⋅dl⃗=Aϕ(a)⋅2πa=a2⋅2πa=2πa3\Phi=\oint\vec{A}\cdot d\vec{l}=A_\phi(a)\cdot 2\pi a=a^{2}\cdot 2\pi a=2\pi a^{3}

검산: Bz=1ρ∂(ρAϕ)∂ρ=3ρ,Φ=∫0a3ρ⋅2πρ dρ=2πa3B_z=\dfrac{1}{\rho}\dfrac{\partial(\rho A_\phi)}{\partial\rho}=3\rho,\quad \Phi=\int_0^{a}3\rho\cdot 2\pi\rho\,d\rho=2\pi a^{3}

  • 00: A⃗\vec{A}가 원주 방향 성분을 가지므로 순환 적분이 0이 아니다.
  • πa3\pi a^{3}: 원주 길이 2πa2\pi a의 2를 빠뜨린 값이다.
  • 4πa34\pi a^{3}: 계수를 두 배로 잡은 값이다.

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