전기기사

2019년03월03일 1번

[전기자기학]
평행판 콘덴서에 어떤 유전체를 넣었을 때 전속밀도가 2.4 × 10-7C/m2이고, 단위 체적중의 에너지가 5.3 × 10-3J/m3이었다. 이 유전체의 유전율은 약 몇 F/m인가?

  • ① 2.17 × 10-11
  • ② 5.43 × 10-11
  • ③ 5.17 × 10-12
  • ④ 5.43 × 10-12
(정답률: 73%)

문제 해설

평행판 콘덴서의 전하밀도는 다음과 같이 주어진다.

$sigma = 2.4 times 10^{-7} C/m^2$

단위 체적중의 에너지는 다음과 같이 주어진다.

$u = 5.3 times 10^{-3} J/m^3$

유전율은 다음과 같이 정의된다.

$epsilon = frac{sigma}{E}$

여기서 $E$는 전기장이다. 전기장은 단위 체적중의 에너지와 전하밀도의 비로 구할 수 있다.

$E = sqrt{frac{2u}{epsilon_0}}$

여기서 $epsilon_0$는 자유공간의 유전율이다. 따라서 유전율은 다음과 같이 구할 수 있다.

$epsilon = frac{sigma}{sqrt{frac{2u}{epsilon_0}}}$

계산하면 다음과 같다.

$epsilon = frac{2.4 times 10^{-7}}{sqrt{frac{2 times 5.3 times 10^{-3}}{8.85 times 10^{-12}}}} approx 5.43 times 10^{-12} F/m$

따라서 정답은 "5.43 × 10-12"이다.
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