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z>0인 영역에 투자율이 4 [μH/m]인 매질 I이 있고, z인 영역… | [7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차
z>0z>0인 영역에 투자율이 4 [μH/m]인 매질 I이 있고, z<0z<0인 영역에 투자율이 7 [μH/m]인 매질 II가 있다. 평면 z=0z=0에 면전류 Js→=2ax→\overrightarrow{J_s}=2\overrightarrow{a_x} [kA/m]가 흐른다. 매질 I에서 B1→=2ax→−4ay→+4az→\overrightarrow{B_1}=2\overrightarrow{a_x}-4\overrightarrow{a_y}+4\overrightarrow{a_z} [mWb/m2]의 자속밀도가 주어질 때, 매질 II에서의 자속밀도 B2→\overrightarrow{B_2} [mWb/m2]는?
1
2ax→−4ay→+7az→2\overrightarrow{a_x}-4\overrightarrow{a_y}+7\overrightarrow{a_z}
2
0.5ax→+2ay→+7az→0.5\overrightarrow{a_x}+2\overrightarrow{a_y}+7\overrightarrow{a_z}
3
2ax→−5ay→+4az→2\overrightarrow{a_x}-5\overrightarrow{a_y}+4\overrightarrow{a_z}
4
3.5ax→+7ay→+4az→3.5\overrightarrow{a_x}+7\overrightarrow{a_y}+4\overrightarrow{a_z}
해설

매질 II의 자속밀도는 3.5ax→+7ay→+4az→3.5\overrightarrow{a_x}+7\overrightarrow{a_y}+4\overrightarrow{a_z} mWb/m2mWb/m^{2}이다.

법선성분은 연속이다: B2z=B1z=4B_{2z}=B_{1z}=4

접선성분은 az→×(H1→−H2→)=Js→\overrightarrow{a_z}\times(\overrightarrow{H_1}-\overrightarrow{H_2})=\overrightarrow{J_s}(법선은 II에서 I로)를 따른다.
H1→=B1→μ1=0.5ax→−ay→+az→ kA/m\overrightarrow{H_1}=\dfrac{\overrightarrow{B_1}}{\mu_1}=0.5\overrightarrow{a_x}-\overrightarrow{a_y}+\overrightarrow{a_z}\ \mathrm{kA/m}
az→×(ΔHxax→+ΔHyay→)=−ΔHyax→+ΔHxay→=2ax→\overrightarrow{a_z}\times(\Delta H_x\overrightarrow{a_x}+\Delta H_y\overrightarrow{a_y})=-\Delta H_y\overrightarrow{a_x}+\Delta H_x\overrightarrow{a_y}=2\overrightarrow{a_x}
ΔHx=0, ΔHy=−2 ⇒ H2x=0.5, H2y=1 kA/m\Delta H_x=0,\ \Delta H_y=-2\ \Rightarrow\ H_{2x}=0.5,\ H_{2y}=1\ \mathrm{kA/m}
B2x=7×0.5=3.5, B2y=7×1=7 mWb/m2B_{2x}=7\times0.5=3.5,\ B_{2y}=7\times1=7\ \mathrm{mWb/m^2}

  • 2ax→−4ay→+7az→2\overrightarrow{a_x}-4\overrightarrow{a_y}+7\overrightarrow{a_z}는 접선 BB를 그대로 두고 법선 BB를 바꾼 것으로 경계조건을 거꾸로 적용했다.
  • 0.5ax→+2ay→+7az→0.5\overrightarrow{a_x}+2\overrightarrow{a_y}+7\overrightarrow{a_z}는 법선성분이 불연속이라 성립하지 않는다.
  • 2ax→−5ay→+4az→2\overrightarrow{a_x}-5\overrightarrow{a_y}+4\overrightarrow{a_z}는 투자율 비와 면전류에 의한 접선 HH의 변화를 반영하지 않았다.

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