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2021년 국가직 7급 공개경쟁채용 전기자기학 가책형 기출문제

2021년 국가직 7급 공개경쟁채용 전기자기학 가책형 25문항 중 13문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 25분입니다. 나머지 12문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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  1. 1~2번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
  2. 3번
    정전계에서 도체의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
    1. ①도체 내부의 전계세기는 0이다.
    2. ②도체 표면의 접선방향에서 전계 {\vec{{E}}}의 선적분 \oint_{{}}^{{}} {{\vec{{E}}}}․d {\vec{{l}}}의 값은 0이 아니다.
    3. ③도체 표면에서 전계의 법선성분 크기는 표면전하밀도에 비례한다.
    4. ④도체 표면은 등전위면이다.
  3. 4번
    등방이고 선형인 자성체의 자기에너지밀도[J/m3]에 대한 옳은 표현식은? (단, B \,는 자속밀도[Wb/m2], H \,는 자계[A/m]의 크기이다)
    1. ①\frac{BH}{2}
    2. ②BH
    3. ③\frac{{H^{{2}}}}{{2}}
    4. ④\frac{{B^{{2}}}}{{2}}
  4. 5번
    외부 자계가 인가되면 내부 자기모멘트의 영향으로 내부 자속밀도가 외부 자속밀도보다 커지고, 외부 자계가 제거되더라도 물질의 자계 상태가 잔류되는 자성체는?
    1. ①반자성체
    2. ②상자성체
    3. ③강자성체
    4. ④반강자성체
  5. 6번
    구좌표계의 원점에 전하량이 2[C]인 점전하가 놓여 있는 자유공간에서 r = 2[m], \frac{{\pi}}{{3}} \le \theta \le \frac{{\pi}}{{2}} , \ 0 \le \phi \le 2 \pi인 영역의 구표면을 통과하는 전속[C]은?
    1. ①1
    2. ②\frac{{1}}{{2}}
    3. ③\frac{{1}}{{2 \sqrt{{2}}}}
    4. ④\frac{{1}}{{4}}
  6. 7~8번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
  7. 9번
    전극판의 면적이 S[m2]이고 간격이 d[m]인 평행판 커패시터에 유전율이 \varepsilon[F/m]인 수지를 가득 채우고 두 전극판 사이에 V[V]의 전압을 인가한다면 전극판에 작용하는 힘[N]은?
    1. ①\frac{{1}}{{4}} \varepsilon S \, \left( \frac{{V}}{{d}} \right)^{{2}}
    2. ②\frac{{1}}{{2}} \varepsilon S \, \left( \frac{{V}}{{d}} \right)^{{2}}
    3. ③\varepsilon S \, \left( \frac{{V}}{{d}} \right)^{{2}}
    4. ④2 \varepsilon S \, \left( \frac{{V}}{{d}} \right)^{{2}}
  8. 10~13번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
  9. 14번
    동축 케이블의 내부 도체의 반지름이 a[m]이고, 외부 도체의 반지름이 b[m]일 때, 동축 케이블의 내부(a \le \rho \le b, \rho는 동축 케이블 중심으로부터의 반지름)에서의 단위 길이당 자기 인덕턴스[H/m]는? (단, 동축 케이블 내부의 절연체는 비자성 물질이며, 도체는 매우 얇고, \mu_{{0}}는 자유공간의 투자율이다)
    1. ①\frac{{2 \mu_{{0}}}}{{\pi}} \ln \left( \frac{{b}}{{a}} \right)
    2. ②\frac{{2 \mu_{{0}}}}{{\pi}} \ln \left( \frac{{a}}{{b}} \right)
    3. ③\frac{{\mu_{{0}}}}{{2 \pi}} \ln \left( \frac{{b}}{{a}} \right)
    4. ④\frac{{\mu_{{0}}}}{{2 \pi}} \ln \left( \frac{{a}}{{b}} \right)
  10. 15번
    전자기파에 대한 설명으로 옳은 것은?
    1. ①초음파는 가청음파보다 주파수가 높은 전자기파이다.
    2. ②와이파이(Wi-Fi) 공유기가 공기 중으로 방사한 전자기파는 공기 중의 가시광선보다 파장이 길다.
    3. ③동일한 핸드폰이 방사한 전자기파의 전파 속도는 공기 중에서와 물속에서 같다.
    4. ④손실 매질에서 전파하는 균일 평면 전자기파의 전계와 자계는 서로 수직이 아니다.
  11. 16번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
  12. 17번
    속도 {\vec{{v}}} \, = ( 5 {\vec{{a_{{x}}}}} - 6 {\vec{{a_{{y}}}}} ) \times 10^{{5}} \,[m/s]로 움직이는 전자가 자속밀도 {\vec{{B \, \,}}} = 10 {\vec{{a_{{x}}}}} + 20 {\vec{{a_{{z}}}}} \,[mWb/m2] 내의 한 점에서 힘을 받지 않을 경우, 이때 전자에 가해진 전계 {\vec{{E}}} \,[kV/m]는?
    1. ①- 12 {\vec{{a_{{x}}}}} - 10 {\vec{{a_{{y}}}}} + 6 {\vec{{a_{{z}}}}} \, \,
    2. ②12 {\vec{{a_{{x}}}}} + 10 {\vec{{a_{{y}}}}} - 6 {\vec{{a_{{z}}}}} \, \,
    3. ③12 {\vec{{a_{{x}}}}} - 10 {\vec{{a_{{y}}}}} - 6 {\vec{{a_{{z}}}}} \, \,
    4. ④- 12 {\vec{{a_{{x}}}}} + 10 {\vec{{a_{{y}}}}} + 6 {\vec{{a_{{z}}}}} \, \,
  13. 18번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
  14. 19번
    z > 0인 영역에 투자율이 4[μH/m]인 매질 I이 있고, z < 0인 영역에 투자율이 7[μH/m]인 매질 II가 있다. 평면 z = 0에 면전류 {\vec{{J}}}_{{s}} \, = \, \, 2 {\vec{{a_{{x}}}}}[kA/m]가 흐른다. 매질 I에서 {\vec{{B_{{1}}}}} \, = \, \, 2 {\vec{{a_{{x}}}}} - 4 {\vec{{a_{{y}}}}} + 4 {\vec{{a_{{z}}}}} \,[mWb/m2]의 자속밀도가 주어질 때, 매질 II에서의 자속밀도 {\vec{{B_{{2}}}}} \, \,[mWb/m2]는?
    1. ①2 \, {\vec{{a_{{x}}}}} - 4 {\vec{{a_{{y}}}}} + 7 {\vec{{a_{{z}}}}}
    2. ②\, 0.5 {\vec{{a_{{x}}}}} + 2 {\vec{{a_{{y}}}}} + 7 {\vec{{a_{{z}}}}}
    3. ③\, 2 {\vec{{a_{{x}}}}} - 5 {\vec{{a_{{y}}}}} + 4 {\vec{{a_{{z}}}}}
    4. ④3.5 \, {\vec{{a_{{x}}}}} + 7 {\vec{{a_{{y}}}}} + 4 {\vec{{a_{{z}}}}}
  15. 20번
    100[Ω] 특성 임피던스를 갖는 무손실 전송선로 종단에 50[Ω] 저항성 부하가 연결되어 있다. 전송 선로의 길이는 인가된 전압의 파장에 비해 충분히 길며, 부하에서 측정된 전압이 50[V]일 때 부하로 전달되는 시간 평균 전력의 크기[W]는?
    1. ①12.5
    2. ②25
    3. ③50
    4. ④1250
  16. 21번
    전계 {\vec{{E}}} \left( z , t \right) \, = \, 40 \pi \, \cos ( 2 \times 10^{{7}} t - kz ) {\vec{{a_{{x}}}}}[V/m]인 전자기파가 비유전율이 18, 비투자율이 2인 무손실 유전체 내에서 진행하고 있다. 이 전자기파의 위상 상수 k[rad/m]를 포함한 자계 {\vec{{H}}} \left( z , t \right)[A/m]는? (단, 자유공간의 고유 임피던스는 120 \pi[Ω]이고, 자유공간의 광속은 3 \times 10^{{8}}[m/s]이다)
    1. ①\cos ( 2 \times 10^{{7}} t - 0.4 z ) {\vec{{a_{{y}}}}}
    2. ②- \cos ( 2 \times 10^{{7}} t - 4 z ) {\vec{{a_{{y}}}}}
    3. ③2 \cos ( 2 \times 10^{{7}} t - 0.4 z ) {\vec{{a_{{y}}}}}
    4. ④- 2 \cos ( 2 \times 10^{{7}} t - 4 z ) {\vec{{a_{{y}}}}}
  17. 22번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
  18. 23번
    공기 선로(air line)는 두 도체 사이의 유전체가 공기인 전송 선로이다. 주파수가 1[GHz]에서 특성 임피던스가 50[Ω]이고 위상 상수가 10[rad/m]인 공기 선로의 단위 길이당 커패시턴스[nF/m]는? (단, 공기 선로의 두 도체는 완전 도체로 가정한다)
    1. ①\frac{{1}}{{10 \pi}}
    2. ②\frac{{1}}{{5 \pi}}
    3. ③\frac{{1}}{{2 \pi}}
    4. ④\frac{{1}}{{\pi}}
  19. 24번
    비자성 매질에서 평면파 {\vec{{E}}} ( x , t ) = 20 \sin ( 2 \pi \times 10^{{8}} t - 4 x ) {\vec{{a_{{z}}}}}[V/m]가 진행하고 있다. 이 평면파가 x + y = 1 평면을 통과하며 전달하는 시간 평균 전력 밀도[W/m2]는? (단, 자유공간의 유전율과 투자율은 각각 \varepsilon_{{0}} = \frac{{1}}{{36 \pi}} \times 10^{{- 9}}[F/m], \mu_{{0}} = 4 \pi \times 10^{{- 7}}[H/m]이다)
    1. ①\frac{{10}}{{\pi^{{2}}}}
    2. ②\frac{{5}}{{\pi^{{2}}}}
    3. ③\frac{{5 \sqrt{{2}}}}{{\pi^{{2}}}}
    4. ④0
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