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1[전자기사 필기] 15년 2회차
두 개의 자극판이 놓여 있을 때 자계의 세기 H(AT/m), 자속밀도 B(Wb/m2), 투자율 μ(H/m)인 곳의 자계의 에너지밀도(J/m3)는?
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해설

자계의 에너지밀도는 12μH2\dfrac{1}{2}\mu H^2 [J/m3^3]이다.

자계 에너지밀도는 w=12BHw = \dfrac{1}{2}BH 이고 B = μH 를 대입하면
w=12μH2=B22μw = \dfrac{1}{2}\mu H^2 = \dfrac{B^2}{2\mu}
단위로 보면 인덕터 에너지 식에서 1 J = 1 헨리·A2A^2 이므로 μH2\mu H^2 은 Hm⋅A2m2=J/m3\dfrac{H}{m}\cdot\dfrac{A^2}{m^2} = J/m^3 로 에너지밀도 차원이 맞는다.

  • H22μ\dfrac{H^2}{2\mu} 는 단위가 A2/m2H/m=A2H⋅m\dfrac{A^2/m^2}{H/m} = \dfrac{A^2}{H\cdot m} 로 J/m3^3 이 아니므로 틀리다(올바른 꼴은 B22μ\dfrac{B^2}{2\mu}).
  • μH2\dfrac{\mu H}{2} 는 B2\dfrac{B}{2} 로 자속밀도 차원(Wb/m2^2)이므로 틀리다.
  • 12B2H\dfrac{1}{2}B^2H 는 에너지밀도 차원인 BHBH 에 B 가 한 번 더 곱해진 꼴이라 차원이 맞지 않아 틀리다.

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