2020년 국가직 7급 공개경쟁채용 전기자기학 나책형 기출문제
2020년 국가직 7급 공개경쟁채용 전기자기학 나책형 20문항 중 12문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 20분입니다. 나머지 8문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.
- 1번전계 \vec{{E}} \, = 2 ( x^{2} + y^{2} ) \vec{{a_{x}}}[V/m]인 자유공간에서 점(3, 2, 1)[m]에서의 전하밀도 \rho_{v}[C/m3]는? (단, 자유공간의 유전율은 \varepsilon_{0}이다)
- ①12\varepsilon_{0}
- ②24\varepsilon_{0}
- ③36\varepsilon_{0}
- ④48\varepsilon_{0}
- 2번라디오방송 신호가 주파수 800[kHz]인 균일 평면파라고 할 때, 이 평면파가 비유전율 \varepsilon_{{r}} = 6, 비투자율 \mu_{{r}} = 1.5인 선형, 균질, 무손실 매질 내를 전파할 때의 속도[m/s]는? (단, 공기 중에서의 전파속도는 3.0 \times 10^{{8}}[m/s]이다)
- ①0.5 \times 10^{{8}}
- ②1.0 \times 10^{{8 \,}}
- ③2.0 \times 10^{{8}}
- ④3.0 \times 10^{{8}}
- 3번z < 0에서 매질1(\mu_{{1}}＝4\mu_{0})과 z \ge 0에서 매질2(\mu_{{2}}＝2\mu_{0})가 xy평면을 경계로 접해 있다. 매질1에 자계 \vec{{H_{{1}}}} \, = 3 {\vec{{a_{{x}}}}} + 4 {\vec{{a_{{y}}}}} + 6 {\vec{{a_{{z}}}}}[A/m]가 존재할 때, 매질2에서 자계 \vec{H}_{2}[A/m]는? (단, 자유공간의 투자율은 \mu_{0}이다)
- ①3 {\vec{{a_{{x}}}}} + 4 {\vec{{a_{{y}}}}} + 6 {\vec{{a_{{z}}}}}
- ②3 {\vec{{a_{{x}}}}} + 4 {\vec{{a_{{y}}}}} + 12 {\vec{{a_{{z}}}}}
- ③6 {\vec{{a_{{x}}}}} + 4 {\vec{{a_{{y}}}}} + 6 {\vec{{a_{{z}}}}}
- ④6 {\vec{{a_{{x}}}}} + 8 {\vec{{a_{{y}}}}} + 12 {\vec{{a_{{z}}}}}
- 4번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
- 5번벡터자기포텐셜 \vec{A}＝－\frac{\rho^{2}}{4}{{\vec{{a_{{z}}}}}}[Wb/m]인 자유공간에서, 1≤\rho≤2[m], \phi＝\frac{\pi}{2}, 0≤z≤4[m]인 영역의 면을 지나가는 자속[Wb]의 크기는?
- ①3
- ②6
- ③30
- ④60
- 6번무손실 매질에서 전파하는 균일 평면파의 전계 {\vec{{E}}} \, = 10 \cos \left( 10^{{8}} t + 3 z \right) \, \, {\vec{{a_{{y}}}}} \,[V/m]로 주어질 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ①평면파의 진행방향은 + {\vec{{a_{{y}}}}}이다.
- ②평면파의 포인팅벡터의 방향은 + {\vec{{a_{{y}}}}}이다.
- ③평면파의 주파수는 100[MHz]이다.
- ④이 평면파는 자유공간이 아닌 매질에서 전파하고 있다.
- 7번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
- 8번전도성이 좋은 매질(\frac{{\sigma}}{{\omega \varepsilon}}> >1)내에서 전자기파의 위상상수(phase constant) \beta = \sqrt{{\frac{{\omega \mu \sigma}}{2}}}로 주어질 때, 군속도(group velocity) v_{{g}}는? (단, \omega는 전자기파의 각주파수이며, 매질의 유전율 \varepsilon, 투자율 \mu, 도전율 \sigma는 주파수와 무관하다)
- ①\sqrt{{\frac{{\mu \sigma}}{{2 \omega}}}}
- ②\sqrt{{\frac{{2 \omega}}{{\mu \sigma}}}}
- ③2 \sqrt{{\frac{{\mu}}{{2 \omega \sigma}}}}
- ④2 \sqrt{{\frac{{2 \omega}}{{\mu \sigma}}}}
- 9번자유공간에서 전계 \vec{E} \, = ( \frac{x}{2} + 4 y^{2} ) \vec{a}_{x} + 2 x \vec{a}_{y}[V/m]로 주어질 때, －20[\muC]의 전하를 점(0, 0, 0)[m]⟶점(4, 0, 0)[m]⟶점(4, 2, 0)[m]으로 이동할 경우 소모된 일의 양[\muJ]은?
- ①100
- ②200
- ③400
- ④800
- 10번유전체의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 유전체는 선형, 균질, 완전유전체이고, 자유공간의 유전율은 \varepsilon_{0}, 유전체의 비유전율은 \varepsilon_{r}이다)
- ①유전체의 유전율은 자유공간의 유전율과 유전체 비유전율의 곱이다.
- ②절연강도란 유전체가 절연파괴 없이 견디어 낼 수 있는 최대 전계의 세기이다.
- ③공기 중에서 전계를 유전체(\varepsilon_{r} ! = 1)에 가하더라도 유전체 내부의 총 전계는 변하지 않는다.
- ④등방성 유전체에서 전속밀도의 방향과 전계 방향은 일치한다.
- 11번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
- 12번크기가 \frac{{1000}}{{\pi^{{2}}}}[A/m]인 균일한 자계가 있는 자유공간에 반경이 10[m]인 원형코일이 자계의 방향과 30°의 각으로 놓여 있을 때, 원형코일의 내부를 통과하는 자속[Wb]은? (단, 공기의 투자율 \mu_{{0}} = 4 \pi \times 10^{{- 7}}[H/m]이다)
- ①1 \times 10^{{- 2}}
- ②2 \times 10^{{- 2}}
- ③3 \times 10^{{- 2}}
- ④4 \times 10^{{- 2}}
- 13번\vec{E} \, = 2 x veca_{x} + 3 y^{2} \vec{a}_{y} + 3 \vec{a}_{z}[V/m]의 전계에서 점 A(1, 1, 0)[m]와 점 B(2, 0, 3)[m] 사이의 전위차[V]의 크기는?
- ①9
- ②10
- ③11
- ④12
- 14번자속밀도 {\vec{{B}}} \, = 2 \left( \, {\vec{{a_{{x}}}}} + {\vec{{a_{{y}}}}} \, \right)[mWb/m2]인 공간에 길이가 0.5[m]이고 {\vec{{a_{{z}}}}}방향으로 1[A]의 전류가 흐르는 직선 도선이 놓여 있을 때, 직선 도선이 받는 자기력 \vec{{F_{{m}}}}에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ①\vec{{F_{{m}}}}의 방향은 전류가 흐르는 방향과 수직이다.
- ②\vec{{F_{{m}}}}의 방향은 자속밀도 방향과 수직이다.
- ③\vec{{F_{{m}}}}의 방향은 - \frac{{{\vec{{a_{{x}}}}}}}{{\sqrt{{2}}}}와 \frac{{{\vec{{a_{{y}}}}}}}{{\sqrt{{2}}}}의 벡터 합으로 정해진다.
- ④\vec{{F_{{m}}}}의 크기는 \sqrt{{2}}[N]이다.
- 15~19번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
- 20번3차원 공간에서 xy평면을 기준면으로 영역1(z < 0)은 유전율 \varepsilon_{{1}}, 투자율 \mu_{{1}}의 매질이 채워져 있고, 영역2(z \ge 0)는 유전율 \varepsilon_{{2}}, 투자율 \mu_{{2}}의 매질로 채워져 있다. 균일 평면파가 영역1에서 영역2를 향하여 입사할 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 모든 매질은 무손실, 선형, 등방성, 균질 매질이고, \varepsilon_{{1}} ! = \varepsilon_{{2}}, \mu_{{1}} = \mu_{{2}} = \mu_{{0}}이며 \mu_{{0}}는 자유공간의 투자율이다)
- ①전반사(total reflection)가 발생하기 위해서는 \varepsilon_{{1}} > \varepsilon_{{2}}이어야만 한다.
- ②영역1과 영역2에서 전계 및 자계를 각각 3차원 벡터 {\vec{{E}}}와 {\vec{{H}}}로 표현할 때, {\vec{{E}}}와 {\vec{{H}}}는 수직편파와 수평편파로 분리하여 나타낼 수 있다.
- ③경계면에 직각으로 입사하는 경우 입사편파에 상관없이 1 + \Gamma = T로 표현할 수 있다. (단, \Gamma와 T는 경계면에서의 반사 및 투과계수이다)
- ④브루스터 각도(Brewster angle)는 수직 및 수평편파에 모두 존재한다.