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1[전기기사 필기] 18년 3회차
σ=1℧/m, εs=6, μ=μ0인 유전체에 교류전압을 가할 때 변위전류와 전도전류의 크기가 같아지는 주파수는 약몇 Hz 인가?
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해설

유전체 속에서 전도전류밀도와 변위전류밀도는
Jc=σE,Jd=∂D∂t=jωεEJ_c=\sigma E,\qquad J_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}=j\omega\varepsilon E
이므로 두 크기가 같아지는 조건은 σ=ωε=2πfε0εs\sigma=\omega\varepsilon=2\pi f\varepsilon_0\varepsilon_s, 즉
f=σ2πε0εsf=\dfrac{\sigma}{2\pi\varepsilon_0\varepsilon_s}
대입하면
f=12π×8.854×10−12×6=13.34×10−10≒3.0×109f=\dfrac{1}{2\pi\times8.854\times10^{-12}\times6}=\dfrac{1}{3.34\times10^{-10}}\fallingdotseq 3.0\times10^{9} [Hz]
이 주파수를 임계주파수라 하며, 이보다 낮으면 전도전류가, 높으면 변위전류가 우세하다. 투자율은 이 조건에 들어가지 않으므로 μ=μ0\mu=\mu_0 라는 조건은 계산에 쓰이지 않는다.

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