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비투자율이 \mu_r=5인 자성체 내에 자속밀도가 \mathrm{B}=… | [7급 국가직 전기자기학] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 23년 1회차
비투자율이 μr=5\mu_r=5인 자성체 내에 자속밀도가 B=ay10x\mathrm{B}=\mathbf{a}_y10x[Wb/m2]일 때, 자화체적전류밀도 Jb\mathrm{J_b}[A/m2]는? (단, μ0\mu_0는 자유공간의 투자율이다)
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ax8μ0\mathbf{a}_x\dfrac{8}{\mu_0}
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−ax8μ0-\mathbf{a}_x\dfrac{8}{\mu_0}
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az8μ0\mathbf{a}_z\dfrac{8}{\mu_0}
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−az8μ0-\mathbf{a}_z\dfrac{8}{\mu_0}
해설

자화체적전류밀도는 Jb=∇×M=az8μ0\mathrm{J_b}=\nabla\times\mathrm{M}=\mathbf{a}_z\dfrac{8}{\mu_0}이다.

자계: H=Bμ0μr=ay2xμ0\mathrm{H}=\dfrac{\mathrm{B}}{\mu_0\mu_r}=\mathbf{a}_y\dfrac{2x}{\mu_0}
자화: M=(μr−1)H=ay8xμ0\mathrm{M}=(\mu_r-1)\mathrm{H}=\mathbf{a}_y\dfrac{8x}{\mu_0}

회전: ∇×M=az(∂My∂x−∂Mx∂y)=az8μ0\nabla\times\mathrm{M}=\mathbf{a}_z\left(\dfrac{\partial M_y}{\partial x}-\dfrac{\partial M_x}{\partial y}\right)=\mathbf{a}_z\dfrac{8}{\mu_0}

  • ax\mathbf{a}_x 방향 값은 회전 연산의 성분 방향을 잘못 잡은 경우로, yy 성분만 있고 xx만의 함수인 벡터의 회전은 zz 성분만 남는다.
  • −az-\mathbf{a}_z 방향은 ∂My/∂x\partial M_y/\partial x의 부호를 반대로 둔 경우이다.

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