자계와 전류 사이의 힘
전기기사 필기 2003년 3회 11번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
평행 도선에 같은 크기의 왕복전류가 흐를 때 두 도선 사이에 작용하는 힘과 관계되는 것 중 옳은 것은?
선택지 분석
1
간격의 제곱에 반비례한다.
오답 함정 분석
평행 도선 사이의 힘은 도선 간의 간격 r에 반비례하며, 제곱에 반비례하는 것은 쿨롱의 법칙에 해당합니다.
2
간격의 제곱에 반비례하고, 투자율에 반비례한다.
오답 함정 분석
힘은 간격 r에 반비례하고 투자율 μ에는 비례하므로 해당 설명은 옳지 않습니다.
전류의 제곱에 비례한다.
정답 상세 해설
평행한 두 도선 사이에 작용하는 힘의 공식을 도출합니다. 무한히 긴 두 평행 도선 사이에 작용하는 단위 길이당 힘 F는 F = (μ * I1 * I2) / (2 * π * r) [N/m]입니다.
•
문제의 조건인 '같은 크기의 왕복전류'를 공식에 대입합니다. I1 = I2 = I라고 하면, 힘 F = (μ * I^2) / (2 * π * r)이 됩니다.
•
도출된 식을 통해 힘의 관계를 분석합니다. 식에서 알 수 있듯이 두 도선 사이에 작용하는 힘 F는 전류의 제곱(I^2)에 비례하며, 도선 사이의 간격(r)에 반비례하고 매질의 투자율(μ)에 비례합니다.
4
주위 매질의 투자율에 반비례한다.
오답 함정 분석
평행 도선 사이의 힘은 공식상 분자에 위치하는 투자율 μ에 직접적으로 비례합니다.
자주 묻는 질문
Q.
왕복전류가 흐를 때 두 도선 사이에는 어떤 방향의 힘이 작용하나요?
두 도선에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대인 왕복전류의 경우, 두 도선 사이에는 서로 밀어내는 힘인 반발력이 작용합니다.
Q.
도선 사이의 거리가 멀어지면 힘의 크기는 어떻게 변하나요?
힘은 도선 사이의 거리 r에 반비례하므로, 거리가 멀어질수록 두 도선 사이에 작용하는 힘의 크기는 작아집니다.