전기기사 필기 · 전기자기학 과목
전기기사 정자계와 자성체 핵심정리
- 중요도
- ★★★★☆ (4 / 5)
- 출제 비중
- 전기자기학 20문항 중 약 6문항 (30%)
전류가 만드는 자계, 전자력, 자성체와 자기 회로를 다룹니다.
정자계와 자성체, 이것만은 꼭 외우세요
- 무한히 긴 직선 도체의 자계 H = I ÷ (2πr) [AT/m]
- 원형 코일 중심의 자계 H = N × I ÷ (2a), 무한장 솔레노이드 내부의 자계 H = n × I (n 은 단위 길이당 권수)
- 평행한 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 끌어당기고, 반대 방향이면 밀어냅니다.
- 강자성체는 철·니켈·코발트입니다. 히스테리시스 손은 주파수에, 와류손은 주파수의 제곱에 비례합니다.
- 영구자석은 잔류 자기와 보자력이 모두 크고, 전자석은 잔류 자기는 크고 보자력은 작은 재료를 씁니다.
정자계와 자성체 대표 문제 4개
AI 예상문제검수 전전기자기학 › 정자계와 자성체★★★★☆
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.
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문제 2. 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.
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문제 3. 강자성체의 히스테리시스 곡선에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① 가로축과 만나는 점은 잔류 자기를 나타낸다.
- ② 세로축과 만나는 점은 보자력을 나타낸다.
- ③ 곡선으로 둘러싸인 넓이는 히스테리시스 손실에 해당한다.
- ④ 영구자석 재료는 곡선의 넓이가 작을수록 좋다.
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정답: ③ 곡선으로 둘러싸인 넓이는 히스테리시스 손실에 해당한다.
핵심: 히스테리시스 곡선의 넓이 = 히스테리시스 손실
가로축은 자계의 세기(H), 세로축은 자속 밀도(B)입니다.
- 세로축과 만나는 점: 잔류 자기
- 가로축과 만나는 점: 보자력
- 곡선이 둘러싼 넓이: 한 번 자화될 때마다 열로 잃는 에너지(히스테리시스 손)
틀린 선지
- ① 가로축과 만나는 점은 잔류 자기를 나타낸다.: 가로축과 만나는 점은 보자력입니다.
- ② 세로축과 만나는 점은 보자력을 나타낸다.: 세로축과 만나는 점은 잔류 자기입니다.
- ④ 영구자석 재료는 곡선의 넓이가 작을수록 좋다.: 영구자석은 잔류 자기와 보자력이 모두 커야 하므로 넓이가 큽니다.
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문제 4. 단위 길이당 권수가 1,000 회/m 인 무한장 솔레노이드에 2A 의 전류가 흐를 때 솔레노이드 내부와 외부의 자계의 세기는 각각 몇 AT/m 인가?
- ① 내부 2,000, 외부 0
- ② 내부 2,000, 외부 2,000
- ③ 내부 0, 외부 2,000
- ④ 내부 500, 외부 0
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정답: ① 내부 2,000, 외부 0
핵심: 무한장 솔레노이드: 내부 H = n × I, 외부 H = 0
- 내부 자계 H = n × I = 1,000 × 2 = 2,000 AT/m (내부 어디서나 같은 평등 자계)
- 외부 자계는 0 입니다.
틀린 선지
- ② 내부 2,000, 외부 2,000: 외부 자계는 0 입니다.
- ③ 내부 0, 외부 2,000: 내부와 외부가 바뀌었습니다.
- ④ 내부 500, 외부 0: 권수를 전류로 나눈 값입니다.
직접 풀어서 확인해 보세요.