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1[전기기사 필기] 15년 3회차
평면 전자파가 유전율 ε, 투자율 μ인 유전체 내를 전파한다. 전계의 세기가 E=Emsinω(t-x/y)[V/m]라면 자계의 세기 h[AT/m]는?
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μεEmsin⁡w(t−xv)\sqrt{\mu\varepsilon}E_m\sin w\left(t-\dfrac{x}{v}\right)
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εμEmcos⁡w(t−xv)\sqrt{\dfrac{\varepsilon}{\mu}}E_m\cos w\left(t-\dfrac{x}{v}\right)
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εμEmsin⁡w(t−xv)\sqrt{\dfrac{\varepsilon}{\mu}}E_m\sin w\left(t-\dfrac{x}{v}\right)
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μεEmcos⁡w(t−xv)\sqrt{\dfrac{\mu}{\varepsilon}}E_m\cos w\left(t-\dfrac{x}{v}\right)
해설

평면 전자파에서 전계와 자계는 같은 위상으로 진행하며, 두 크기의 비가 고유임피던스이다. 맥스웰 방정식에 평면파 해를 넣으면 ε E=μ H\sqrt{\varepsilon}\,E=\sqrt{\mu}\,H라는 관계가 나오고, 여기서
η=EH=με [Ω]\eta=\dfrac{E}{H}=\sqrt{\dfrac{\mu}{\varepsilon}}\,[\Omega], 즉 H=εμ EH=\sqrt{\dfrac{\varepsilon}{\mu}}\,E
손실이 없는 유전체에서는 고유임피던스가 실수이므로 전계와 자계 사이에 위상차가 없다. 따라서 E=Emsin⁡ω(t−xv)E=E_m\sin\omega\left(t-\dfrac{x}{v}\right)에 대해
H=εμ Emsin⁡ω(t−xv) [AT/m]H=\sqrt{\dfrac{\varepsilon}{\mu}}\,E_m\sin\omega\left(t-\dfrac{x}{v}\right)\,[\mathrm{AT/m}]
계수가 μ/ε\sqrt{\mu/\varepsilon}이면 전계를 구하는 꼴이 되고, cos⁡\cos이 붙으면 90∘90^{\circ} 위상차가 생겨 평균 전력이 00이 되므로 진행파가 아니다.

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