소방설비기사(전기분야) · 소방전기일반 과목
소방설비기사(전기분야) 전기와 자기 개념 정리
중요도 ★★★☆☆ · 15% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
이 단원은 전기와 자기가 어떻게 서로 영향을 주는지 배웁니다. 콘덴서를 이었을 때의 합성 용량, 전류가 자석과 만나 생기는 힘, 자속이 변할 때 생기는 유도 기전력을 차례로 익힙니다.
콘덴서는 저항과 반대로 병렬로 이으면 값을 더하고, 직렬로 이으면 곱을 합으로 나눕니다. 자석 속에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙으로 찾으며 전동기의 원리가 됩니다. 도체를 움직여 생기는 기전력의 방향은 오른손 법칙으로 찾으며 발전기의 원리가 됩니다.
렌츠의 법칙에 따르면 유도 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생깁니다. 자속이 늘면 줄이는 쪽으로, 줄면 늘리는 쪽으로 전류가 흐르려 한다고 이해하면 됩니다.
핵심 개념
콘덴서의 합성 용량
콘덴서를 병렬로 이으면 용량을 그대로 더하고, 두 개를 직렬로 이으면 곱을 합으로 나눕니다. 저항을 잇는 방법과 정반대입니다.
외우는 요령'콘덴서는 저항의 거꾸로' 라고 외우세요.
플레밍의 왼손 법칙
자기장 속에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘의 방향을 알려 줍니다. 전동기(모터)의 원리입니다.
외우는 요령'왼손은 전동기' — 왼(왼손)과 전(전동기)을 묶어 외우세요.
플레밍의 오른손 법칙
자기장 속에서 도체를 움직일 때 생기는 기전력의 방향을 알려 줍니다. 발전기의 원리입니다.
외우는 요령'오른손은 발전기' — 발전기를 오른손으로 돌린다고 떠올리세요.
렌츠의 법칙
코일을 지나는 자속이 변하면 기전력이 생기는데, 그 방향은 자속의 변화를 방해하는 쪽입니다.
외우는 요령'렌츠는 반대쟁이' — 변하려 하면 막는 쪽으로 생긴다고 기억하세요.
자주 나오는 포인트
- 콘덴서 합성을 저항처럼 계산하는 실수를 노린 선지가 많습니다.
- 왼손 법칙과 오른손 법칙의 쓰임(전동기·발전기)을 바꿔 놓은 선지가 단골입니다.
- 유도 기전력의 방향을 묻는 문제는 렌츠의 법칙, 크기를 묻는 문제는 패러데이의 법칙입니다.
헷갈리는 것 비교: 플레밍의 왼손 법칙과 오른손 법칙
| 구분 | 왼손 법칙 | 오른손 법칙 |
|---|---|---|
| 알려 주는 것 | 도체가 받는 힘의 방향 | 기전력의 방향 |
| 쓰이는 기기 | 전동기 | 발전기 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 자기장 속에 있는 도체에 전류가 흐를 때 도체가 받는 힘의 방향을 알아내는 법칙으로, 전동기의 원리가 되는 것은?
- ① 앙페르의 오른나사 법칙
- ② 플레밍의 오른손 법칙
- ③ 플레밍의 왼손 법칙
- ④ 렌츠의 법칙
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 플레밍의 왼손 법칙
핵심: 왼손 법칙은 전동기, 오른손 법칙은 발전기
플레밍의 왼손 법칙은 자기장 속의 도체에 전류를 흘릴 때 받는 힘의 방향을 알려 줍니다. 전기로 힘을 얻는 전동기의 원리입니다. 오른손 법칙은 움직여서 전기를 얻는 발전기의 원리입니다.
틀린 선지
- ① 앙페르의 오른나사 법칙: 전류가 만드는 자기장의 방향을 정하는 법칙입니다.
- ② 플레밍의 오른손 법칙: 도체가 움직일 때 생기는 기전력의 방향을 정하며, 발전기의 원리입니다.
- ④ 렌츠의 법칙: 유도 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생긴다는 법칙입니다.
문제 2. 2μF 와 3μF 의 콘덴서를 병렬로 연결했을 때의 합성 정전용량은?
- ① 1.2μF
- ② 2.5μF
- ③ 6μF
- ④ 5μF
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 5μF
핵심: 콘덴서 병렬 = 그대로 더한다 (저항과 반대)
콘덴서는 병렬로 이으면 더합니다. 2 + 3 = 5μF. 저항과 계산 방법이 반대라는 점을 기억합니다.
틀린 선지
- ① 1.2μF: 직렬로 연결했을 때의 값(곱 ÷ 합 = 6 ÷ 5)입니다.
- ② 2.5μF: 두 값의 평균입니다.
- ③ 6μF: 두 값을 곱한 값입니다.
문제 3. 자기 인덕턴스가 2H 인 코일에 3A 의 전류가 흐를 때 코일에 저장되는 에너지는 몇 J 인가?
- ① 9J
- ② 6J
- ③ 3J
- ④ 18J
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 9J
핵심: 코일의 에너지 W = ½ L I²
- 공식: W = 1/2 × L × I²
- 숫자 대입: W = 1/2 × 2 × 3²
- 계산: 1/2 × 2 × 9 = 9
- 답: 9J
틀린 선지
- ② 6J: 전류를 제곱하지 않고 2 × 3 으로 계산한 값입니다.
- ③ 3J: 1/2 × 2 × 3 으로, 전류를 제곱하지 않은 값입니다.
- ④ 18J: 앞의 1/2 을 곱하지 않은 값(2 × 3²)입니다.