2013년08월18일 44번

[전기자기학]
전계 E[V/m], 자계 H[AT/m]의 전자계가 평면파를 이루고 자유공간으로 전파될 때 진행방향에 수직되는 단위면적을 단위시간에 통과하는 에너지는 몇 [W/m²]인가?

① EH2
② EH
③ 1/2EH2
④ 1/2EH

(정답률: 20%)

문제 해설

정답은 "EH"이다.

전자계가 평면파를 이루고 자유공간으로 전파될 때, 전자계의 에너지 밀도는 다음과 같이 표현된다.

u = 1/2 * E * V/m * H * AT/m

여기서, E는 전기장의 크기, V/m은 전기장의 벡터, H는 자기장의 크기, AT/m은 자기장의 벡터를 나타낸다.

단위면적을 단위시간에 통과하는 에너지는 전자계의 에너지 밀도를 진행방향에 수직인 면적으로 적분한 값이다.

따라서, 에너지 밀도를 진행방향에 수직인 면적으로 적분하면 다음과 같다.

P = u * c

여기서, c는 진행방향으로의 전파 속도이다.

전자계가 자유공간으로 전파될 때, c는 공기 중에서의 전파 속도인 3 x 10^8 m/s와 거의 같다.

따라서, P = u * c = 1/2 * E * V/m * H * AT/m * c = EH [W/m^2]

따라서, 정답은 "EH"이다.

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