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2017년 03월 05일 기출문제

19. 구리로 만든 지름 20[cm] 의 반구에 물을 채우고 그 중에 지름 10[cm] 의 구를 띄운다. 이 때에 두 개의 구가 동심구라면 두 구 사이의 저항은 약 몇 [Ω] 인가? (단, 물의 도전율은 10-3[℧/m]라 하고,물이 충만 되어 있다고 한다)

*해설

<문제 해설>
아래와 같은 오류 신고가 있었습니다.
여러분들의 많은 의견 부탁 드립니다.
추후 여러분들의 의견을 반영하여 정답을 수정하도록 하겠습니다.
참고로 정답 변경은 오류 신고 5회 이상일 경우 수정합니다.

[오류 신고 내용]
C=4파이*입십론*a 입니다. 반구이므로 2를 나눠 줍니다.
C1 - C2 = 2 파이* 입실론(0.1-0.05) = 0.1 파이 * 입실론
RC = 입실론 * 저항률 , 저항률 = 1/도전율 = 1000
R = 저항률*입실론/C = 1000/(0.1*파이) = 약 3185 입니다.

[오류신고 반론]
해설에서 쓴 정전용량C는 고립도체구일 경우의 정전용량 공식입니다.
문제에서는 반구인 두개의 구가 '동심구'라고 했으므로 정전용량C=4*파이*입실론/(1/a-1/b)을 써야합니다.
반구이므로 정전용량C공식에서 2를 나눠주고, RC=ρε 공식을 써서 정리하면 R=ρ*(b-a)/4π*ab 입니다.
a = 0.1m, b = 0.05m, 도전율은 ρ의 역수이므로 값들을 식에 대입하면
R=1591.54옴이 나옵니다. 따라서 답은 1번입니다.

[오류신고 반론]
정답 1번
동심구의 정전용량 C = 4πε/(1/a - 1/b)[F]
여기서 반구이므로 C = [4πε/(1/a - 1/b)]*(1/2) = C = 2πε/(1/a - 1/b)[F]
RC = ρε = ε/σ에서
R = ε/σC = [ε/(σ*2πε/(1/a - 1/b))] = (1/2πσ)*(1/a - 1/b)
= (1/2π*10^-3)*(1/0.05 - 1/0.1) = 1591.55[Ω]
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