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경북대학교 대구캠 일반물리학 2020-2 기말 기출문제 (정답 포함)
1. 시험 정보
| 학교/과목 | 경북대학교 대구캠퍼스 |
| 시험명 | 2020-2 기말고사 |
| 문항수/형식 | |
| - | |
| 정답/해설 | ✅ 있음 |
| 파일형식 | - |
2. 출제 범위 & 키워드
맥스웰 방정식과 전자기파의 성질, 유도전류 및 자기력 계산, 평행 도선 간 자기장 분석
📚 키워드
가우스 법칙, 패러데이-렌츠 법칙, 암페어-맥스웰 법칙, 포인팅벡터, 유도기전력, 렌츠법칙, 자기력, 평행도선 자기장
3. 기출 미리보기
맥스웰 방정식 4개
전자기파 특징 5개
4. 자료 보기
[기출 문제]
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맥스웰 방정식 4개 전자기파 특징 5개 도선 움직이면서 생기는 유도전류 방향, 크기, 힘 방향, 크기 (도체레일일 때 한 2~3개 나옴) 방향 서로 다른 두 직선도선 두 개를 평행하게 놓을 때 자기장 |
[정답]
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1. 가우스 법칙(전기) 미분형: ∇⋅𝐸=𝜌/𝜀0
적분형:∮𝑆𝐸⋅𝑑𝐴=𝑄enc/𝜀0
가우스 법칙(자기)
미분형: ∇⋅𝐵=0
적분형:∮𝑆𝐵⋅𝑑𝐴=0
패러데이-렌츠 법칙
미분형: ∇×𝐸=-∂𝐵/∂𝑡
적분형: ∮𝐶𝐸⋅𝑑l=−𝑑/𝑑𝑡∫𝑆𝐵⋅𝑑𝐴
암페어-맥스웰 법칙
미분형: ∇×𝐵=𝜇0𝐽+𝜇0𝜀0∂𝐸/∂𝑡
적분형: ∮𝐶𝐵⋅𝑑𝑙=𝜇0𝐼enc+𝜇0𝜀0𝑑/𝑑𝑡∫𝑆𝐸⋅𝑑𝐴
2.횡파: 𝐸⊥𝐵⊥진행방향.
동상: E,B가 위상 동일, 크기비 𝐵0=𝐸0/𝑐
전파속도: 𝑐=1/𝜇0𝜀0(매질에서는 𝑣=1/𝜇𝜀)
에너지/운동량 전달: 포인팅벡터 𝑆=(1/𝜇0)𝐸×𝐵, 복사압 존재.
편광: E의 진동방향으로 선/원/타원 편광 가능(반사·굴절·도체면 등에서 변화).
3.설정: 균일한 𝐵=𝐵𝑧(화면 안쪽), 레일 간격 ℓ, 막대가 +𝑥로 속도 𝑣, 회로 전체 저항 𝑅
유도기전력(막대 내부 정전분리): 𝜀=ε=Bℓv
전류 크기: 𝐼=𝜀/𝑅=𝐵ℓ𝑣/𝑅
전류 방향(렌츠법칙): 막대가 오른쪽으로 가면 자속(𝐵⋅𝐴) 증가 → 이를 감소시키는 방향으로 전류가 흐름(위 레일→오른쪽 막대→아래 레일→왼쪽으로 돌아오는 시계방향; B가 화면 안쪽일 때)
자기력(막대에 작용): 𝐹=𝐵𝐼ℓ=𝐵^2ℓ^2𝑣/𝑅
방향은 항상 운동에 반대(브레이크 역할, −𝑥)
에너지 일치: 기계적 일률
𝐹𝑣=𝐵^2ℓ^2𝑣^2/𝑅=𝐼^2𝑅 (줄열)
4.도선 1: 𝑥=−𝑑/2, 전류 𝐼1(+𝑧)
도선 2: 𝑥=+𝑑/2, 전류 𝐼2(−𝑧)
임의의 점 𝑥 (두 도선 사이 직선상)의 거리:𝑟1=∣𝑥+𝑑/2∣
𝑟2=∣𝑥−d/2∣
크기:사이 영역 ∣𝑥∣<𝑑/2:
𝐵(𝑥)=𝜇0/2𝜋(𝐼1/𝑟1+𝐼2/𝑟2)
(두 장 같은 방향 → 합쳐짐)
바깥 영역: 서로 반대 방향 →
𝐵(𝑥)=𝜇0/2𝜋∣𝐼1/𝑟1−𝐼2/𝑟2∣
중점 𝑥=0: 𝐵(0)=𝜇0(𝐼1+𝐼2)/𝜋𝑑 (사이 영역 공통 방향)
소멸점: 더 큰 전류 쪽의 바깥에만 존재
(왼쪽 바깥 예: 𝐼1>𝐼2일 때 𝑠=𝐼1𝑑/𝐼1−𝐼2, 도선 1로부터 거리s)
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작성자 쿠르르콰왘
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