5급 공채 2차

2017년 5급 공채 기술 2차 전기자기학(필수)

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (16점)

그림과 같이 안쪽 반지름 a, 바깥쪽 반지름 b, 두께 t를 갖는 도체 바(bar)가 있다. Laplace 방정식을 이용하여 다음 물음에 답하시오. (단, 도체 바의 도전율은 \sigma이다) (총 16점)
y
x
b
a
t
b - a
  1. (1) 두 수직면(\rho = \mathrm{a}와 \rho = \mathrm{b}) 사이의 저항을 구하시오. (10점)
  2. (2) 두 수평면(\mathrm{z} = 0과 \mathrm{z} = \mathrm{t}) 사이의 저항을 구하시오. (6점)

제2문 (30점)

동축선로를 따라 전송되는 평면파에 대하여 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
x
z
a
b
y
\rho
  1. (1) 그림과 같은 단면을 갖는 동축선로를 따라 전송되는 평면파의 전계벡터와 자계벡터가 (가), (나)로 표현된다. 선로의 등가 파라미터 R , \, L , \, C , \, G를 구하시오. (단, 선로 전파상수는 \gamma, 도체 표면저항은 R_{{s}}, 도체 사이 유전체의 도전율은 \sigma, 복소유전상수 \epsilon = \epsilon ' - j \epsilon ' ', 투자율 \mu = \mu_{{0}} \mu_{{r}}이다) (16점)
    \vec{{E}} \, \, = \frac{{{}_{{V_{{0}}}} \hat{{\rho}}}}{{\rho \, lnb / a}} e^{{- \gamma z}} [ V / m ]\vec{{H}} \, \, = \frac{{I_{{0}} \hat{{\phi}}}}{{2 \pi \rho}} e^{{- \gamma z}} [ A / m ]
    (가)(나)
  2. (2) 1)에서 구한 선로 파라미터 값을 이용하여 감쇠상수 \alpha를 구하시오. (단, 매질의 손실은 매우 작다고 가정한다) (14점)

제3문 (20점)

링코어를 이용하여 그림과 같은 장치를 구성하였다. 1차측에 1[Hz]의 주파수를 갖는 전류를 인가하였을 때, 2차측 코일에서 측정된 전압의 실효치가 V_{{r ms}}＝1[V]였다. 1차측에 인가된 전류의 실효치를 구하시오. (단, 링코어의 평균반지름 r은 10[cm], 링코어의 단면적 A는 2[cm2], 1차측 권선수 N_{1}은 1,500, 2차측 권선수 N_{2}는 2,000, 링코어의 비투자율은 500이다) (20점)
r
I
V_{{r ms}}
2차측 코일
1차측 코일
단면적 A
N_{1}
N_{2}

제4문 (34점)

그림과 같이 전자기파 \vec{{E}}_{{i}} = \left( a_{{x}} \hat{{x}} + a_{{y}} \hat{{y}} + a_{{z}} \hat{{z}} \right) e^{{- jk_{{0}} \left( xsin \theta \, - \, zcos \theta \right)}}가 z>0 자유공간 영역으로부터 z≤0 영역에 놓여있는 유전체로 입사할 때, 다음 물음에 답하시오. (단, \epsilon_{{1}} = \epsilon_{{r 1}} \epsilon_{{0}}는 실수이고, a_{{x}} , \, \, \, a_{{y}} , \, \, \, a_{{z}}는 임의의 복소수이다) (총 34점)
x
z
\theta
{\vec{E}}_{i}
\epsilon_{0} , \, \, \, \mu_{0}
\epsilon_{1} , \, \, \, \mu_{0}
z = 0
  1. (1) 입사파가 평면파로 되는 조건을 구하시오. (4점)
  2. (2) 1)의 조건에서 입사파가 원형편파(circular polarization)로 되는 a_{{x}} , \, \, a_{{y}} \, , \, a_{{z}}의 조건을 구하고, 입사파를 수식으로 표현하시오. (14점)
  3. (3) 2)의 조건에서 반사파가 선형편파(linear polarization)로 되는 조건을 구하시오. (16점)