전기기사 · 전기자기학 과목
전기기사 전자유도와 전자파 개념 정리
중요도 ★★★★☆ · 30% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
핵심 개념
패러데이 법칙
코일을 지나는 자속이 바뀌면 기전력이 생기며, 그 크기는 e = −N × dΦ ÷ dt 입니다. 마이너스 부호는 변화를 방해하는 방향(렌츠 법칙)을 뜻합니다.
외우는 요령'크기는 패러데이, 방향(−)은 렌츠'.
인덕턴스와 에너지
자기 인덕턴스는 감은 수의 제곱에 비례합니다. 코일에 저장되는 에너지는 W = ½ × L × I² [J] 입니다.
외우는 요령감은 수가 2배면 인덕턴스는 4배.
상호 인덕턴스
두 코일이 서로 영향을 주는 정도로 M = k × √(L1 × L2) 입니다. k 는 결합 계수로 0 에서 1 사이입니다.
외우는 요령완전히 결합하면 k = 1.
전자파의 성질
전자파의 속도는 v = 1 ÷ √(ε × μ) 이고, 진공의 고유 임피던스는 약 377Ω 입니다. 단위 면적을 지나는 전력은 포인팅 벡터 P = E × H 입니다.
외우는 요령'377' 을 숫자 하나로 외워 두세요.
자주 나오는 포인트
- 유도기전력 계산 문제가 자주 나옵니다.
- 인덕턴스가 감은 수의 제곱에 비례한다는 점이 단골입니다.
- 변위 전류는 유전체에서 전속 밀도가 시간에 따라 바뀔 때 흐른다는 점을 확인하세요.
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 코일에 유도되는 기전력의 크기는 무엇에 비례하는가?
- ① 코일을 지나는 자속의 제곱
- ② 코일을 지나는 자속이 시간에 따라 변하는 비율
- ③ 코일을 지나는 자속의 크기
- ④ 코일의 저항
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정답: ② 코일을 지나는 자속이 시간에 따라 변하는 비율
핵심: 패러데이의 법칙: e = N × (자속 변화 ÷ 시간)
패러데이의 법칙: 유도 기전력은 자속이 얼마나 빨리 변하는가에 비례하고, 코일의 권수에도 비례합니다. e = N × ΔΦ ÷ Δt
틀린 선지
- ① 코일을 지나는 자속의 제곱: 자속의 변화율에 비례합니다.
- ③ 코일을 지나는 자속의 크기: 자속이 아무리 커도 변하지 않으면 기전력이 생기지 않습니다.
- ④ 코일의 저항: 저항은 흐르는 전류를 정할 뿐 기전력을 정하지 않습니다.
문제 2. 권수 100회인 코일을 지나는 자속이 0.5초 동안 0.2Wb 에서 0.7Wb 로 변했다. 코일에 유도되는 기전력의 크기는 몇 V 인가?
- ① 10V
- ② 50V
- ③ 100V
- ④ 140V
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정답: ③ 100V
핵심: 패러데이 법칙: e = N × ΔΦ ÷ Δt
- 자속의 변화 ΔΦ = 0.7 − 0.2 = 0.5Wb
- e = N × ΔΦ ÷ Δt = 100 × 0.5 ÷ 0.5
- e = 100V
틀린 선지
- ① 10V: 계산이 틀린 값입니다.
- ② 50V: 시간으로 나누지 않은 값(100 × 0.5)입니다.
- ④ 140V: 변화량이 아니라 나중 자속 0.7Wb 로 계산한 값입니다.
문제 3. 권수 100회인 코일에 2A 의 전류를 흘렸더니 0.01Wb 의 자속이 코일을 지났다. 이 코일의 자기 인덕턴스는 몇 H 인가?
- ① 0.005H
- ② 200H
- ③ 2H
- ④ 0.5H
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정답: ④ 0.5H
핵심: 자기 인덕턴스 L = NΦ ÷ I
- 공식: L = N × Φ ÷ I
- 계산: 100 × 0.01 ÷ 2
- 1 ÷ 2 = 0.5H
틀린 선지
- ① 0.005H: 권수를 곱하지 않은 값(0.01 ÷ 2)입니다.
- ② 200H: 권수와 전류를 곱한 값입니다.
- ③ 2H: 전류를 곱하고 나누는 순서를 잘못 잡은 값입니다.