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위치함수로 주어지는 벡터량이 E(x, y, z)=iEx+jEy+kEz이… | [전기산업기사 필기] 15년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[전기산업기사 필기] 15년 3회차
위치함수로 주어지는 벡터량이 E(x, y, z)=iEx+jEy+kEz이다. 나블라(▽)와의 내적 ▽ ㆍ E와 같은 의미를 갖는 것은?
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Exx+Eyy+Ezz\dfrac{\partial E_x}{\partial x}+\dfrac{\partial E_y}{\partial y}+\dfrac{\partial E_z}{\partial z}
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iExx+jEyy+kEzzi\dfrac{\partial E_x}{\partial x}+j\dfrac{\partial E_y}{\partial y}+k\dfrac{\partial E_z}{\partial z}
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Exx+Eyy+Ezz\int\dfrac{\partial E_x}{\partial x}+\int\dfrac{\partial E_y}{\partial y}+\int\dfrac{\partial E_z}{\partial z}
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iExdx+jEydy+kEzdzi\int E_x dx+j\int E_y dy+k\int E_z dz
해설

나블라와 벡터의 내적 ∇·E는 발산(divergence)을 뜻한다. 직각좌표에서 =ix+jy+kz\nabla=i\dfrac{\partial}{\partial x}+j\dfrac{\partial}{\partial y}+k\dfrac{\partial}{\partial z} 이고, 단위벡터끼리의 내적은 ii=jj=kk=1i\cdot i=j\cdot j=k\cdot k=1, 서로 다른 것끼리는 0이다.

따라서 E=Exx+Eyy+Ezz\nabla\cdot E=\dfrac{\partial E_x}{\partial x}+\dfrac{\partial E_y}{\partial y}+\dfrac{\partial E_z}{\partial z} 로, 단위벡터가 남지 않는 스칼라량이 된다. 이 값은 가우스 법칙의 미분형 E=ρε0\nabla\cdot E=\dfrac{\rho}{\varepsilon_0} 처럼 그 점에서 전기력선이 솟아나는 정도(체적전하밀도)를 나타낸다.

단위벡터 i, j, k가 그대로 붙어 있는 식은 결과가 벡터이므로 스칼라가 나와야 하는 내적의 답이 될 수 없다(그런 모양은 스칼라 함수에 ∇를 취한 기울기 gradV=iVx+jVy+kVz\mathrm{grad}\,V=i\dfrac{\partial V}{\partial x}+j\dfrac{\partial V}{\partial y}+k\dfrac{\partial V}{\partial z} 에서 나온다). 적분기호가 들어간 식은 미분연산자인 ∇와는 무관하다.

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