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2007년03월04일 16번

[전기자기학]
전계 E[V/m] 및 자계 H[AT/m]인 전자파가 자유공간 중을 빛의 속도로 전파될 때 단위시간에 단위면적을 지나는 에너지는 몇 [W/m2]인가? (단, C는 빛의 속도를 나타낸다.)

  • ① EH
  • ② EH2
  • ③ E2H
  • ④ 1/2(CE2H2)
(정답률: 78%)

문제 해설

전자파의 에너지 밀도는 E2/2Z 이고, 자기장의 에너지 밀도는 H2/2Z 이다. 여기서 Z는 자유공간의 특성 임피던스로, Z = 377 Ω 이다. 따라서 전자파가 자유공간을 지나갈 때 단위면적을 지나는 에너지는 다음과 같다.

E2/2Z + H2/2Z = (E2 + H2)/2Z

전자파의 전계와 자계는 서로 직교하므로, E2 + H2 = B2/μ0 이다. 여기서 B는 자기장의 크기이고, μ0는 자유공간의 자기적인 투자율이다. 따라서 전자파가 자유공간을 지나갈 때 단위면적을 지나는 에너지는 다음과 같다.

(E2 + H2)/2Z = (B2/μ0)/2Z = (1/2μ0)E2H2

따라서 정답은 "1/2(CE2H2)" 이다.
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