모두CBT

그림과 같이 각각 반지름이 a와 b인 두 동심 도체 원통 사이에 비유전… | [7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차
그림과 같이 각각 반지름이 aa와 bb인 두 동심 도체 원통 사이에 비유전율이 서로 다른 유전체가 균등하게 4등분으로 채워져 있을 때 정전용량[F]은? (단, ε0\varepsilon_0는 자유공간의 유전율이고, εr1=2, εr2=4, εr3=8, εr4=16, a=1\varepsilon_{r1}=2,\ \varepsilon_{r2}=4,\ \varepsilon_{r3}=8,\ \varepsilon_{r4}=16,\ a=1 [cm], b=2b=2 [cm], L=6L=6 [m]이다)

문제 이미지
1
90πε090\pi\varepsilon_0
2
16πε05\frac{16\pi\varepsilon_0}{5}
3
90πε0ln⁡(2)\frac{90\pi\varepsilon_0}{\ln(2)}
4
16πε05ln⁡(2)\frac{16\pi\varepsilon_0}{5\ln(2)}
해설

정전용량은 90πε0ln⁡(2)\dfrac{90\pi\varepsilon_0}{\ln(2)}이다.

유전체가 반지름 방향 경계로 4등분되어 있으므로 네 부분은 같은 전위차를 받는 병렬 연결이다. 중심각 π2\dfrac{\pi}{2}인 한 부분의 용량은 Ci=(π/2)ε0εriLln⁡(b/a)C_i=\dfrac{(\pi/2)\varepsilon_0\varepsilon_{ri}L}{\ln(b/a)}이다.

C=(π/2)ε0(2+4+8+16)×6ln⁡2=90πε0ln⁡(2)C=\dfrac{(\pi/2)\varepsilon_0(2+4+8+16)\times 6}{\ln 2}=\dfrac{90\pi\varepsilon_0}{\ln(2)}

  • 90πε090\pi\varepsilon_0: 동축 원통 용량의 분모 ln⁡(b/a)\ln(b/a)를 빠뜨린 값이다.
  • 16πε05\dfrac{16\pi\varepsilon_0}{5}, 16πε05ln⁡(2)\dfrac{16\pi\varepsilon_0}{5\ln(2)}: 경계면이 전계와 나란하여 네 부분이 병렬이므로 비유전율의 합 30이 계수에 그대로 들어가야 하는데, 이 값들은 그렇게 되지 않는다.

오류나 개정된 내용이 보이면 알려주세요

이어서 풀어보기

[7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차 25문항 이어서 보기문제·정답·해설을 한 페이지에서 이어서 볼 수 있어요7급 국가직 전기자기학 기출문제 암기장 전체 보기