전기기사 · 전기자기학 과목
전기기사 정자계와 자성체 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
직선 도체의 자계
무한히 긴 직선 도체에 전류 I 가 흐를 때, 거리 r 인 곳의 자계는 H = I ÷ (2πr) [AT/m] 입니다.
외우는 요령원둘레(2πr)로 전류를 나눈 값.
원형 코일과 솔레노이드
원형 코일 중심의 자계는 H = N × I ÷ (2a), 무한장 솔레노이드 내부의 자계는 H = n × I 입니다. n 은 단위 길이당 감은 수입니다.
외우는 요령솔레노이드 내부는 '감은 밀도 × 전류' — 위치와 상관없이 고르다.
평행 도선 사이의 힘
평행한 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 서로 끌어당기고, 반대 방향이면 밀어냅니다.
외우는 요령전하와 반대 — '같은 방향 전류는 끌린다'.
히스테리시스 손과 와류손
철심에서 생기는 손실로, 히스테리시스 손은 주파수에 비례하고 와류손은 주파수의 제곱에 비례합니다. 규소 강판은 히스테리시스 손을, 얇게 겹친 성층은 와류손을 줄입니다.
외우는 요령'와류는 제곱, 성층으로 막는다'.
자주 나오는 포인트
- 자계 공식(직선, 원형 코일, 솔레노이드)을 구분하는 계산 문제가 자주 나옵니다.
- 평행 도선의 흡인·반발 방향을 묻습니다.
- 영구자석은 잔류 자기·보자력이 모두 크고, 전자석은 보자력이 작아야 한다는 점이 나옵니다.
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 무한히 긴 직선 도체에 31.4A 의 전류가 흐를 때, 도체에서 0.5m 떨어진 점의 자계의 세기는 약 몇 AT/m 인가? (π = 3.14)
- ① 5
- ② 10
- ③ 20
- ④ 62.8
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정답: ② 10
핵심: 무한 직선 도체의 자계 H = I ÷ (2πr)
- 공식: H = I ÷ (2 × π × r)
- 숫자 대입: H = 31.4 ÷ (2 × 3.14 × 0.5)
- H = 31.4 ÷ 3.14 = 10 AT/m
틀린 선지
- ① 5: 2πr 대신 4πr 로 계산한 값입니다.
- ③ 20: 2 를 빼먹고 πr 로 나눈 값입니다.
- ④ 62.8: 전류를 거리로만 나눈 값입니다.
문제 2. 강자성체로만 묶인 것은?
- ① 철, 구리, 알루미늄
- ② 구리, 은, 비스무트
- ③ 철, 니켈, 코발트
- ④ 알루미늄, 백금, 산소
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정답: ③ 철, 니켈, 코발트
핵심: 강자성체: 철·니켈·코발트
강자성체는 자석에 강하게 끌리고 스스로 자석이 될 수 있는 물질입니다. 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co)가 대표적입니다.
틀린 선지
- ① 철, 구리, 알루미늄: 구리는 반자성체, 알루미늄은 상자성체입니다.
- ② 구리, 은, 비스무트: 자석에 약하게 밀려나는 반자성체입니다.
- ④ 알루미늄, 백금, 산소: 자석에 약하게 끌리는 상자성체입니다.
문제 3. 평행한 두 직선 도체에 같은 방향으로 전류가 흐를 때, 두 도체 사이에 작용하는 힘은?
- ① 서로 끌어당기는 힘(흡인력)
- ② 서로 밀어내는 힘(반발력)
- ③ 힘이 작용하지 않는다
- ④ 도체를 회전시키는 힘
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정답: ① 서로 끌어당기는 힘(흡인력)
핵심: 같은 방향 전류는 흡인력, 반대 방향 전류는 반발력
전류의 방향이 같으면 끌어당기고, 다르면 밀어냅니다. 전하(같은 것끼리 밀어냄)와는 반대이므로 헷갈리지 않게 주의합니다.
틀린 선지
- ② 서로 밀어내는 힘(반발력): 전류 방향이 서로 반대일 때입니다.
- ③ 힘이 작용하지 않는다: 전류가 흐르면 자계가 생겨 힘이 작용합니다.
- ④ 도체를 회전시키는 힘: 평행 도체에는 회전력이 아니라 끌거나 미는 힘이 작용합니다.