전기기사

2014년03월02일 11번

[전기자기학]
전속밀도가 D=e-2y(axsin2x+aycos2x)[C/m2] 일 때 전속의 단위 체적당 발산량[C/m3]은?

  • ① 2e-2ycos2x
  • ② 4e-2ycos2x
  • ③ 0
  • ④ 2e-2y(sin2x+cos2x)
(정답률: 62%)

문제 해설

전속의 발산량은 전속의 발산밀도(divergence density)를 체적분한 값으로 구할 수 있다. 따라서 전속의 발산밀도를 먼저 구해보자.

전속의 x축 방향 발산밀도는 다음과 같다.

∂(Daxsin2x)/∂x + ∂(Dcos2x)/∂y

= Daxcos2x - 2Dcos2x

= e^(-2y)(a_xcos2x - 2acos2x)

전속의 y축 방향 발산밀도는 다음과 같다.

∂(Daxsin2x)/∂y - ∂(Dcos2x)/∂x

= Daxsin2x + 2Dsin2x

= e^(-2y)(a_xsin2x + 2asin2x)

따라서 전속의 단위 체적당 발산량은 다음과 같다.

∫∫∫ (e^(-2y)(a_xcos2x - 2acos2x) + e^(-2y)(a_xsin2x + 2asin2x)) dV

= ∫∫ (a_xcos2x - 2acos2x + a_xsin2x + 2asin2x) e^(-2y) dxdy

= 0

위의 식에서 x와 y에 대한 부분은 주기함수이므로 적분 결과는 주기적으로 반복된다. 따라서 적분 결과는 주기적으로 양수와 음수가 번갈아 나타나며, 전체적으로 적분 결과는 0이 된다. 따라서 정답은 "0"이다.
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