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내부 원통 도체의 반지름이 a(m), 외부 원통 도체의 반지름이 b(m… | [전자기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 22년 1회차
내부 원통 도체의 반지름이 a(m), 외부 원통 도체의 반지름이 b(m)인 동축 원통 도체에서 내외 도체 간 물질의 도전율이 σ(℧/m)일 때 내외 도체 간의 단위 길이당 컨덕턴스(℧/m)는?
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해설

단위 길이당 컨덕턴스는 2πσln⁡ba\dfrac{2\pi\sigma}{\ln\dfrac{b}{a}} 이다.

반지름 r 인 원통면을 지나는 전류 I 에 대해 전류밀도 J=I2πrJ=\dfrac{I}{2\pi r}, 전계 E=Jσ=I2πσrE=\dfrac{J}{\sigma}=\dfrac{I}{2\pi\sigma r} 이다.
V=∫abE dr=I2πσln⁡baV=\int_a^b E\,dr=\dfrac{I}{2\pi\sigma}\ln\dfrac{b}{a}, G=IV=2πσln⁡(b/a)G=\dfrac{I}{V}=\dfrac{2\pi\sigma}{\ln(b/a)}

이는 동축 원통의 정전용량 C=2πεln⁡(b/a)C=\dfrac{2\pi\varepsilon}{\ln(b/a)} 에서 ε\varepsilon 을 σ\sigma 로 바꾼 것과 같다(RC=ε/σRC=\varepsilon/\sigma).

  • 분모가 ln⁡ab\ln\dfrac{a}{b} 인 보기는 b 가 a 보다 커서 로그 값이 음수가 되어 컨덕턴스가 음이 되므로 틀리다.
  • 분자가 4πσ4\pi\sigma 이고 분모가 ln⁡ba\ln\dfrac{b}{a} 인 보기는 계산값의 2배이다.
  • 분자가 4πσ4\pi\sigma 이고 분모가 ln⁡ab\ln\dfrac{a}{b} 인 보기는 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.

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