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전기기능사 · 전기이론 과목

전기기능사 자기와 전자유도 개념 정리

중요도 ★★★★☆ · 20% (추정)

AI 작성 · 검수 완료

AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.

개요

자기와 전자유도 단원은 전류와 자기장이 서로를 만들어 내는 관계를 다룹니다. 전류가 흐르면 주변에 자기장이 생기고, 자기장 속의 도체는 힘을 받으며, 자속이 변하면 전압이 생깁니다. 전동기와 발전기가 바로 이 원리로 움직입니다.

전류가 만드는 자기장의 방향은 앙페르의 오른나사 법칙으로 찾습니다. 자기장 속에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙으로 알 수 있고 이것이 전동기의 원리입니다. 반대로 도체를 움직여 생기는 기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙으로 찾으며 이것이 발전기의 원리입니다.

자속이 변할 때 생기는 유도기전력의 크기는 패러데이 법칙으로, 방향은 렌츠의 법칙으로 정합니다. 코일에도 에너지가 저장되는데, 그 양은 인덕턴스에 전류의 제곱을 곱하고 절반을 취한 값입니다.

핵심 개념

  • 플레밍의 왼손 법칙

    자기장 속 도체에 전류가 흐를 때 받는 힘의 방향을 알려 주는 법칙으로 전동기의 원리입니다. 엄지는 힘, 검지는 자기장, 중지는 전류 방향입니다.

    외우는 요령'엄지·검지·중지 = 힘·자·전'. 왼손은 전동기, '왼쪽 전동' 으로 짝지어 외우세요.

  • 플레밍의 오른손 법칙

    자기장 속에서 도체를 움직일 때 생기는 기전력의 방향을 알려 주는 법칙으로 발전기의 원리입니다.

    외우는 요령'오른손 = 발전기'. 왼손이 전동기이니 남은 오른손이 발전기입니다.

  • 앙페르의 오른나사 법칙

    전류가 흐르는 방향으로 나사를 조인다고 생각하면, 나사가 돌아가는 방향이 자기장의 방향이 된다는 법칙입니다.

    외우는 요령나사못을 박는 손 동작을 떠올리면 됩니다. 나아가는 쪽이 전류, 도는 쪽이 자기장입니다.

  • 패러데이 법칙

    코일을 지나는 자속이 변하면 기전력이 생기며, 그 크기는 감은 횟수와 자속이 변하는 빠르기에 비례합니다(e = N × 자속 변화 ÷ 시간).

    외우는 요령'패러데이는 크기'. 많이 감고 빨리 바꿀수록 전압이 커집니다.

  • 렌츠의 법칙

    유도기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생긴다는 법칙입니다. 유도기전력의 방향을 정해 줍니다.

    외우는 요령'렌츠는 방향, 그것도 반대 방향'. 변화를 싫어하는 청개구리라고 기억하세요.

  • 코일의 저장 에너지

    코일에 저장되는 에너지 W = ½ × L × I² 이며 단위는 줄[J]입니다. L은 인덕턴스로 단위는 헨리[H]입니다.

    외우는 요령콘덴서 ½CV² 와 짝으로 외우세요. 코일은 전류(I), 콘덴서는 전압(V)을 제곱합니다.

자주 나오는 포인트

  • 왼손(전동기)과 오른손(발전기)을 바꾼 선지가 단골입니다.
  • 왼손 법칙에서 손가락별 의미(엄지 힘, 검지 자기장, 중지 전류)를 묻는 문제가 나옵니다.
  • 패러데이 법칙은 크기, 렌츠의 법칙은 방향입니다. 둘을 바꿔 묻습니다.

헷갈리는 것 비교: 플레밍의 왼손 법칙과 오른손 법칙

구분왼손 법칙오른손 법칙
알려 주는 것도체가 받는 힘의 방향유도기전력의 방향
쓰이는 기계전동기발전기

대표 문제 3개

검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.

예상문제검수 완료전기이론 › 자기와 전자유도★★★★☆

문제 1. 플레밍의 왼손 법칙에서 엄지손가락이 가리키는 것은?

  1. ① 자기장의 방향
  2. ② 전류의 방향
  3. ③ 기전력의 방향
  4. ④ 힘의 방향
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기

정답: ④ 힘의 방향

핵심: 플레밍 왼손 법칙: 엄지 힘, 검지 자기장, 중지 전류

플레밍의 왼손 법칙은 전동기(모터)의 원리입니다. 자기장 속에 있는 전선에 전류를 흘리면 전선이 힘을 받는데, 그 방향을 왼손으로 알 수 있습니다.

  • 엄지: 힘의 방향 (전선이 움직이는 방향)
  • 검지: 자기장의 방향
  • 중지: 전류의 방향

외우는 요령: 엄지부터 차례로 '힘·자·전'.

틀린 선지

  • ① 자기장의 방향은 검지입니다.
  • ② 전류의 방향은 중지입니다.
  • ③ 기전력의 방향은 발전기의 원리인 오른손 법칙에서 중지가 가리킵니다. 왼손 법칙에는 나오지 않습니다.
예상문제검수 완료전기이론 › 자기와 전자유도★★★★☆

문제 2. 코일을 지나는 자속이 변할 때 생기는 유도기전력의 '방향'을 정하는 법칙은?

  1. ① 옴의 법칙
  2. ② 렌츠의 법칙
  3. ③ 쿨롱의 법칙
  4. ④ 줄의 법칙
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기

정답: ② 렌츠의 법칙

핵심: 유도기전력의 방향은 렌츠, 크기는 패러데이

코일 주변의 자석을 움직이면 코일에 전기가 생깁니다. 이것을 전자유도라고 하고, 이때 생기는 전압을 유도기전력이라고 합니다.

  • 렌츠의 법칙: 유도기전력의 방향을 알려 줍니다. 자속(자석의 힘이 지나가는 양)의 변화를 방해하는 방향으로 생깁니다.
  • 패러데이의 법칙: 유도기전력의 크기를 알려 줍니다.

틀린 선지

  • ① 옴의 법칙: 전압·전류·저항의 관계입니다.
  • ③ 쿨롱의 법칙: 전하 사이에 작용하는 힘입니다.
  • ④ 줄의 법칙: 전류가 흐를 때 생기는 열의 양입니다.
예상문제검수 완료전기이론 › 자기와 전자유도★★★★☆

문제 3. 감은 횟수가 100회인 코일을 지나는 자속이 0.5초 동안 0.2Wb만큼 변했다. 코일에 생기는 유도기전력의 크기는 몇 V인가?

  1. ① 0.4V
  2. ② 10V
  3. ③ 20V
  4. ④ 40V
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기

정답: ④ 40V

핵심: 유도기전력 e = 감은 횟수 × 자속 변화 ÷ 시간

패러데이의 법칙으로 유도기전력의 크기를 구합니다.

  1. 공식: e = N × (자속 변화량 ÷ 걸린 시간)
  2. 숫자 대입: e = 100 × (0.2 ÷ 0.5)
  3. 0.2 ÷ 0.5 = 0.4
  4. 100 × 0.4 = 40
  5. 답: e = 40V

틀린 선지

  • ① 0.4V: 감은 횟수 100을 곱하지 않은 값입니다.
  • ② 10V: 시간으로 나누지 않고 곱한 값(100 × 0.2 × 0.5)입니다.
  • ③ 20V: 시간으로 나누는 것을 빠뜨린 값(100 × 0.2)입니다.
이 단원 4문제 풀기 →