2013년03월10일 5번

[전기자기학]
공기 중에서 1[V/m]의 크기를 가진 정현파 전계에 대한 변위전류 1[A/m²]를 흐르게 하기 위해서는 이 전계의 주파수가 몇 [MHz]가 되어야 하는가?

① 1500[MHz]
② 1800[MHz]
③ 15000[MHz]
④ 18000[MHz]

(정답률: 57%)

문제 해설

변위전류는 전자의 운동으로 인해 발생하는 전류이므로, 전자가 전계의 주기에 맞게 진동할 때 변위전류가 발생한다. 따라서, 주파수는 전자의 진동수와 같다.

정현파의 주기는 주파수의 역수이므로, 1[V/m]의 크기를 가진 정현파 전계의 주기는 1/1500[MHz]이다.

변위전류 1[A/m²]를 흐르게 하기 위해서는 전자가 전계의 주기에 맞게 진동할 때, 전자 하나당 1[A]의 전류가 흐르도록 해야 한다. 따라서, 전자 하나당 1[A]의 전류가 흐르기 위해서는 전자 하나당 1[m²/s]의 속도가 필요하다.

전자의 진동수는 전자의 운동에 의해 결정되므로, 전자의 질량과 전계의 성질에 따라 다르다. 하지만, 일반적으로 전자의 진동수는 수십에서 수백 [MHz] 정도이다. 따라서, 전자 하나당 1[m²/s]의 속도를 유지하기 위해서는 전계의 주파수가 수십에서 수백 [MHz] 정도가 되어야 한다.

따라서, 주어진 보기 중에서 전자 하나당 1[m²/s]의 속도를 유지하기 위한 주파수는 "15000[MHz]"와 "18000[MHz]"이다. 하지만, 전자의 진동수는 전자의 질량과 전계의 성질에 따라 다르므로, 정확한 답은 알 수 없다. 따라서, 보기 중에서 가장 적절한 답은 "18000[MHz]"이다.

이전 문제 다음 문제