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반지름이 a(m), b(m)인 두 개의 구 형상 도체 전극이 도전율 k… | [전자기사 필기] 20년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 20년 2회차
반지름이 a(m), b(m)인 두 개의 구 형상 도체 전극이 도전율 k인 매질 속에 거리 r(m) 만큼 떨어져 있다. 양 전극 간의 저항(Ω)은? (단, r》a, r》b 이다.)
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해설

두 구 전극 사이의 저항은 R=14πk(1a+1b)R=\dfrac{1}{4\pi k}\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\right)이다.

전극 간 저항과 정전용량 사이에는 RC=εkRC=\dfrac{\varepsilon}{k}의 관계가 있다.
거리 rr이 반지름보다 매우 크면 두 구의 전위는 각자 자기 전하만으로 정해져 V=Q4πε(1a+1b)V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon}\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\right), 곧 C=4πε1a+1bC=\dfrac{4\pi\varepsilon}{\frac{1}{a}+\frac{1}{b}}이다.
R=εkC=14πk(1a+1b)R=\dfrac{\varepsilon}{kC}=\dfrac{1}{4\pi k}\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\right)

각 구 둘레의 퍼짐 저항 14πka\dfrac{1}{4\pi ka}, 14πkb\dfrac{1}{4\pi kb}가 직렬로 더해진 꼴이다.

  • 4πk(1a+1b)4\pi k\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\right) 보기는 도전율이 분자에 있어 저항이 아닌 컨덕턴스의 차원을 가진다.
  • 4πk(1a−1b)4\pi k\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}\right) 보기는 도전율이 분자에 있고 두 항을 빼고 있어 유도 결과와 다르다.
  • 14πk(1a−1b)\dfrac{1}{4\pi k}\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}\right) 보기는 두 퍼짐 저항을 빼고 있어 유도 결과와 다르다.

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