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어떤 공간의 비유전율은 2이고, 전위 이라고 할 때 점 (1/2, 2)… | [전자기사 필기] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[전자기사 필기] 17년 2회차
어떤 공간의 비유전율은 2이고, 전위 문제 이미지 이라고 할 때 점 (1/2, 2)에서의 전하밀도 ρ는 약 몇 pC/m3 인가?
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해설

전하밀도는 포아송 방정식 ρ=−ε∇2V\rho = -\varepsilon \nabla^2 V로 구한다.

V=1x+2xy2V=\frac{1}{x}+2xy^2에서 ∂2V∂x2=2x3\frac{\partial^2 V}{\partial x^2} = \frac{2}{x^3}, ∂2V∂y2=4x\frac{\partial^2 V}{\partial y^2} = 4x이므로
∇2V=2x3+4x\nabla^2 V = \frac{2}{x^3}+4x
점 (x,y)=(1/2,2)(x,y)=(1/2,2)에서 2(1/2)3=16\frac{2}{(1/2)^3}=16, 4×12=24\times\frac{1}{2}=2이므로 ∇2V=18\nabla^2 V = 18
따라서 ρ=−ε0εr∇2V=−8.855×10−12×2×18≈−318.8×10−12≈\rho = -\varepsilon_0\varepsilon_r \nabla^2 V = -8.855\times10^{-12}\times2\times18 \approx -318.8\times10^{-12} \approx 이다.

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