고급물리학 - 전자기학

전기장의 세기를 정의하는 식으로 옳은 것은?

•  $E=\frac{F}{q_{ }}$ 
  

• 
  

  $E=\frac{kq_1q_2}{r^2}$

•  $E=qF$ 

• $E=\lambda ds$

양전하를 띠고 있는 점전하에 의한 물리량에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 주변 공간에는 다른 전하가 존재하지 않는다고 가정한다.)

• 전기력선이 발산된다.

• 거리가 멀어질수록 전위가 감소한다.

• 전기장의 세기는 거리에 반비례한다.

• 주변 공간에 퍼져 있는 전기력선속의 총량은 전하량에 비례한다.

그림 (가)는  $x$ 축에 고정된 점전하 A가 만든 전기장을 나타낸 것이고, (나)는 (가)에서  $x$ 축 상의 한 지점에 점전하 B를 고정시켰을 때 A, B가 만든 전기장을 전기력선으로 방향 표시 없이 나타낸 것이다. P는  $x$ 축 상에 고정된 점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

• A는 양전하이다.

• A와 B의 전하의 종류는 같다.

• 전하량의 크기는 A가 B보다 크다.

• (가)와 (나)의 P에서의 전기장의 방향과 세기는 같다.

면적이  $A$ 인 도체판 두 개가 각각 전하량  $+Q$ ,  $-Q$ 을 띤 채로  $d$ 만큼의 간격을 두고 떨어져 있다. 두 도체판 사이에는 유전율이  $\kappa$ 인 물질이 삽입되어 있다.  이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?  (단, 도체판의 면적은 각격에 비해 충분히 크다고 가정한다.  $\kappa$ > 1이고,  $\epsilon=\kappa\epsilon_0$ 이다.   $\epsilon_0$ 는 진공의 유전율이다.

• 두 도체판은 평행판 축전기에 해당한다.

• 대전된 전하량을 유지하면서 도체판의 면적이 두 배로 증가한다면 도체판 사이 전기장의 세기는  $\frac{1}{2}$ 배가 된다.

• 전기 용량은  $\frac{\epsilon A}{d}$ 이다.

• 도체판 사이에 삽입된 물질을 제거하면 전기장의 세기가 약해진다.

반지름이  $R$ 인 도체구의 표면에 전하  $Q$ 가 고르게 분포되어 있다.  이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단,  $Q$ 는 양전하이다.)

• 면전하 밀도는  $\sigma=\frac{Q}{4\pi R^2}$ 이다.

• 구의 내부 전위는 0이다.

• 전기 용량은  $2\pi\epsilon_0R$ 이다.

• 구의 바깥에서 구의 표면으로부터 멀어질 수록 전위가 증가한다.

그림 (가)는 반지름이  $r$ 인 원형도선이고 (나)는 무한히 긴 직선도선의 중간 부분을 한 번 감아 반지름이  $r$ 인 원형도선을 만든 것이다. 전선에는 피복이 입혀져 있어서 한 번 감은 후에 도선이 접촉되지 않는다. (가)와 (나)에 같은 크기의 전류  $I$  를 흐르게 할 때 원형도선 중심에서의 자기장은 각각  $B_1$ ,  $B_2$ 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

•  $B_1$ > $B_2$ 

•  $B_2$ = $\left(1+\frac{1}{\pi}\right)\ B_1$ 

•  $B_1$ 과  $B_2$ 는 모두 지면을 뚫고 나오는 방향이다.

• (가)에  $2I$ 의 전류가 흐르면 중심부 자기장은  $\sqrt{2}B_1$ 이 된다.

• ①

• ②

• ③

• ④

그림은 변압기의 1차 코일이 저항  $R$ 과 교류 전원 장치와 연결되고, 2차 코일에는 저항  $r$ 이 연결되어 있는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. 두 코일은 투자율이 매우 큰 강자성체로 내부가 꽉 채워진 채로 연결되어 있다. a, b의 전위차의 진폭은  $V$ 이다. 코일의 감긴 횟수는 그림과 상관 없다.

1차 코일과 2차 코일의 감은 수를 각각 처음보다 2배로 증가시킬 때 나타나는 변화에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 교류 전원 장치의 진동수와 전압은 일정하다고 가정하고, 도선의 저항은 무시한다.)

• 변압기의 상호 유도 계수는 2배가 된다.

•  $R$ 의 양단에 걸리는 전압의 크기는 감소한다.

• a, b 양단 전압의 진폭은  $2V$ 가 된다.

• 2차 코일 내부를 통과하는 자속 변화의 진폭은 변화 없다.

그림 (가)는 저항과 전기 소자 A, B를 전압의 진폭이 일정한 교류전원에 연결한 모습을 나타낸다. 그림 (나)는 교류 전원의 진동수가  $f_0$ 일 때 저항과 A, B 각각에 걸리는 전압을 시간에 따라 나타낸 것이다. A, B는 각각 코일과 축전기 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

• A는 축전기, B는 코일이다.

• A의 리액턴스는 B의  $\sqrt{3}$  배이다.

• 회로의 공명 주파수는  $f_0$ 보다 작다.

• 교류전원의 진동수가 증가하면, B에 걸린 전압도 증가한다.

• ①

• ②

• ③

• ④