모두CBT

간격 d(m), 면적 S(m2)의 평행판 전극 사이에 유전율이 ε인 유… | [전기기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 21년 3회차
간격 d(m), 면적 S(m2)의 평행판 전극 사이에 유전율이 ε인 유전체가 있다. 전극 간에 v(t)=Vmsinωt의 전압을 가했을 때, 유전체 속의 변위전류밀도(A/m2)는?
1
ϵωVmdcosωt\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\cos\omega t
2
ϵωVmdsinωt\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\sin\omega t
3
ϵVmωdcosωt\dfrac{\epsilon V_m}{\omega d}\cos\omega t
4
ϵVmωdsinωt\dfrac{\epsilon V_m}{\omega d}\sin\omega t
해설

변위전류밀도는 맥스웰이 암페어 법칙에 추가한 항으로, 전속밀도의 시간 변화율이다.
Jd=DtJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}
평행판 내부의 전계는 E=v(t)dE=\dfrac{v(t)}{d}이므로 전속밀도는
D=εE=εVmsinωtdD=\varepsilon E=\dfrac{\varepsilon V_m\sin\omega t}{d}
시간에 대해 미분하면
Jd=εVmdddt(sinωt)=εωVmdcosωt[A/m2]J_d=\dfrac{\varepsilon V_m}{d}\cdot\dfrac{d}{dt}(\sin\omega t)=\dfrac{\varepsilon\omega V_m}{d}\cos\omega t\,[\mathrm{A/m^2}]
미분 과정에서 ω\omega가 곱해지고 위상이 90도 앞선 코사인이 된다. ω\omega가 분모에 있는 식은 적분한 형태이므로 맞지 않는다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.