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다음의 전위함수에서 라플라스 방정식을 만족하지 않는 것은? | [전자기사 필기] 17년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 17년 3회차
다음의 전위함수에서 라플라스 방정식을 만족하지 않는 것은?
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V=rcosθ+ø
3
V=ρcosθ+z
4
V=x2-y2+z2
해설

라플라스 방정식 ∇2V=0\nabla^2 V=0 을 만족하지 않는 것은 V=x2−y2+z2V=x^2-y^2+z^2 이다. 각 좌표에 대한 2차 편미분의 합이 0이 되지 않기 때문이다.

∂2V∂x2+∂2V∂y2+∂2V∂z2=2−2+2=2\dfrac{\partial^2 V}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 V}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 V}{\partial z^2}=2-2+2=2
합이 0이 아니므로 라플라스 방정식을 만족하지 않는다.

나머지 보기는 모두 라플라스 방정식을 만족한다.

  • V=V0dxV=\dfrac{V_0}{d}x 보기는 x 의 1차식이라 2차 편미분이 모두 0이다.
  • V=rcos⁡θ+ϕV=r\cos\theta+\phi 보기는 구좌표에서 rcos⁡θ=zr\cos\theta=z 인 1차식이고, ϕ\phi 항도 방위각의 1차식이라 2차 미분이 0이므로 합이 0이다.
  • V=ρcos⁡θ+zV=\rho\cos\theta+z 보기는 원통좌표에서 ρcos⁡θ=x\rho\cos\theta=x 이므로 V=x+zV=x+z 인 1차식이어서 2차 편미분의 합이 0이다.

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