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1[전자기사 필기] 22년 2회차
그림은 커패시터의 유전체 내에 흐르는 변위전류를 보여준다. 커패시터의 전극 면적을 S(m2), 전극에 축적된 전하를 q(C), 전극의 표면전하 밀도를 σ(C/m2), 전극 사이의 전속밀도를 D(C/m2)라 하면 변위전류밀도 id(A/m2)는?
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해설

변위전류밀도는 전속밀도의 시간 변화율 id=∂D∂ti_d=\dfrac{\partial D}{\partial t} 이다.

그림은 전압 V 와 저항 R 로 충전되는 평행판 커패시터로, 면적 S 인 극판에 +q, −q 가 쌓이고 유전체(ε) 안에 전속밀도 D 와 변위전류 idi_d 가 아래로 향한다. 극판 사이에서 D=σ=qSD=\sigma=\dfrac{q}{S} 이므로 ∂D∂t=1S∂q∂t=IS\dfrac{\partial D}{\partial t}=\dfrac{1}{S}\dfrac{\partial q}{\partial t}=\dfrac{I}{S} 가 되어 단위가 A/m2\mathrm{A/m^2} 인 전류밀도이다.

  • ∂q∂t\dfrac{\partial q}{\partial t} 인 보기는 도선에 흐르는 전류 I(단위 A)로, 밀도가 아니다.
  • S∂D∂tS\dfrac{\partial D}{\partial t} 인 보기도 전류밀도에 면적을 곱한 변위전류(단위 A)이다.
  • 1S∂D∂t\dfrac{1}{S}\dfrac{\partial D}{\partial t} 인 보기는 전류밀도를 다시 면적으로 나눈 양으로 단위가 A/m2\mathrm{A/m^2} 가 아니다.

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