[전기기사][전자기학] 동축케이블 문제

#동선 케이블 종류 : 다대 케이블, 평형 케이블

     1) 다대 케이블

1대 다대 케이블 단면

      2) 평형 케이블

평형 케이블 단면

 

#동축 케이블 존재 이유

동선케이블은 표피효과로 높은 주파수에서 실효저항이 상승하여 전송 효율이 줄어든다.

동축 케이블 단면

 

J = σE

J : 전류밀도, σ: 도전율, E: 전계

B= μH
B : 자속밀도, μ: 투자율, H: 자계

D= εE
D: 전속밀도, ε:유전율, E:전계,전기장

#동축케이블 컨덕턴스

$G=\frac{2πσ}{ln\frac{b}{a}} [S]$

 

동축케이블 정전용량 

$C=\frac{2πε}{ln\frac{b}{a}} [F]$

 

동축케이블 외부 인덕턴스

$L=\frac{μl}{2π}ln\frac{b}{a} [H]$

 

동축케이블 내부 인덕턴스

$L_i =\frac{μl}{8π}  [H]$

 

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길이 ℓ(m)인 동축 원통 도체의 내외원통에 각각 +λ, - λ 의 전하가 분포되어 있다. 내외원통 사이에 유전율 (C/m) . ε 인 유전체가 채워져 있을 때 전계의 세기(V/m) 은? (단 V 는 내외원통 간의 전위차, D는 전속밀도이고, a, b는 내외 원통의 반지름이며, 원통 중심에서의 거리 r은 a <r< b 인 경우이다.)

 

정답: $\frac{V}{rln\frac{b}{a}} $

출처: 전기기사 필기 전자기학 2019년 3회

 

유전율이 ε,  도전율이 σ, 반경이 r1, r2(r1  ＜ r2 길이가 l인  동축케이블에서 저항 은 얼마인가

 

정답: $\frac{1}{2πσl}ln\frac{r_1}{r_2}$

출처: 전기기사 필기 전자기학 2019년 2회

 

내부도체의 반지름이 a(m)이고 외부도체의 내반지름이  b(m), 외반지름이 c(m)인 동축케이블의 단위 길이당 자기   인덕턴스 몇 인가 H/m ?

 

정답 : $\frac{μ_0}{2π} ln\frac{b}{a} $

 

출처: 전기기사 필기 전자기학 2018년 2회

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> 그림과 같은 길이가 1[m]인 동축 원통 사이의 정전용량[F/m]은?

 정답: C = $\frac{2πε}{ln\frac{b}{a}}$

 

> 내부도체 반지름이 10[mm], 외부도체의 내반짊이 20[mm]인 동축케이블에서 내부도체 표면에 전류가 I가 흐르고, 얇은 외부도체에 반대방향인 전류가 흐를 때 단위 길이당 외부 인덕턴스는 약 몇 [H/m]인가?

풀이, 정답 : L = $\frac{μ}{2π}ln\frac{b}{a} $ =$\frac{4π\times10^{-7}}{2π}ln\frac{20}{10} $ = 1.39x$10^{-7}$

출처: 전기기사 필기 2017-2

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내경의 반지름이 1mm, 외경의 반지름이 3mm인 동축 케이블의 단위 길이 당 인덕턴스는 약 몇  μH/m인가?

단 이때 μr=1 , 내부 인덕턴스는 무시한다.

 

정답: 0.22

출처: 전기기사 필기 전자기학 2015년 2회

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내부도체의 반지름이 a[m]이고, 외부 도체의 내반지름이 b[m], 외반지름이 c[m]인 동축 케이블의 단위 길이당 자기 인덕턴스는 몇 H/m인가  ?

 

정답: $\frac{μ_0}{2π}ln\frac{b}{a} $

출처: 전기기사 필기 전자기학 2015년 1회

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내반경 a[m], 외반경 b[m]인 동축케이블에서 극간 매질의 도전율이 σ[S/m]일 때

단위 길이당 이 동축 케이블의 컨덕턴스 [S/m]는  ?

 

정답 : $\frac{2πσ}{ln\frac{b}{a}} $

출처: 전기기사 필기 전자기학 2011년 2회