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z=0 [cm]와 z=4 [cm]에 놓인 완전도체 무한평판 사이에 비유… | [7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차
z=0z=0 [cm]와 z=4z=4 [cm]에 놓인 완전도체 무한평판 사이에 비유전율이 2인 유전체가 채워져 있다. 아래에 놓인 평판의 전위가 5 [V]이고, 위에 놓인 평판의 전위가 -5 [V]일 경우, 두 평판 사이의 전계분포[V/m]는?
1
125az→125\overrightarrow{a_z}
2
−125az→-125\overrightarrow{a_z}
3
250az→250\overrightarrow{a_z}
4
−250az→-250\overrightarrow{a_z}
해설

두 평판 사이의 전계는 +z 방향 250 V/m, 즉 250az→250\overrightarrow{a_z}이다.

평행평판 사이 전계는 균일하므로 E→=−dVdzaz→\overrightarrow{E}=-\dfrac{dV}{dz}\overrightarrow{a_z}이다.
dVdz=−5−50.04=−250 V/m\dfrac{dV}{dz}=\dfrac{-5-5}{0.04}=-250\ \mathrm{V/m}
E→=250az→ V/m\overrightarrow{E}=250\overrightarrow{a_z}\ \mathrm{V/m}

전계는 전위가 높은 쪽에서 낮은 쪽(아래 평판에서 위 평판)으로 향하며, 전위차가 주어졌으므로 비유전율은 전계 크기에 영향을 주지 않는다.

  • 125az→125\overrightarrow{a_z}는 비유전율 2로 한 번 더 나눈 값이다.
  • −125az→-125\overrightarrow{a_z}는 비유전율로 나누고 부호까지 뒤집은 값이다.
  • −250az→-250\overrightarrow{a_z}는 전계가 전위 증가 방향을 향한다고 부호를 거꾸로 잡은 경우이다.

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