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길이가 1cm, 지름이 5㎜ 인 동선에 1A 의 전류를 흘렸을 때 전자… | [전기기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 17년 1회차
길이가 1cm, 지름이 5㎜ 인 동선에 1A 의 전류를 흘렸을 때 전자가 동선을 흐르는 데 걸리는 평균 시간은 약 몇 초인가? (단, 동선의 전자밀도는 1×1028[개/m3]이다)
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해설

전류는 자유전자가 이동해서 생기므로 I=nevSI = nevS이고, 전자의 이동속도는 v=IneSv = \dfrac{I}{neS}이다. 동선을 통과하는 데 걸리는 시간은 t=lvt = \dfrac{l}{v}이다.
지름이 5 mm이므로 단면적은 S=πd24=π(5×103)24=1.963×105S = \dfrac{\pi d^2}{4} = \dfrac{\pi(5\times10^{-3})^2}{4} = 1.963\times10^{-5}[m2]
전자의 전하량 e=1.602×1019e = 1.602\times10^{-19}[C]를 넣으면
v=11028×1.602×1019×1.963×105=3.18×105v = \dfrac{1}{10^{28}\times1.602\times10^{-19}\times1.963\times10^{-5}} = 3.18\times10^{-5}[m/s]
t=0.013.18×105=314t = \dfrac{0.01}{3.18\times10^{-5}} = 314[s]
약 314초이다. 전자 자체는 이렇게 느리게 이동하지만 전계는 거의 광속으로 전달되므로 스위치를 넣는 순간 전류가 흐르는 것처럼 보인다.

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