전자유도 현상

전기기사 필기 2004년 3회 12번

Q문제

막대자석 위쪽에 동축도체 원판을 놓고 회로의 한 끝은 원판의 주변에 접촉시켜 습동하도록 해 놓은 그림과 같은 파라데이 원판실험을 할 때 검류계에 전류가 흐르지 않는 경우는?

유사 문제 링크

선택지 분석

자석을 축 방향으로 전진시킨 후 후퇴시킬 때

자석을 축 방향으로 이동시키면 원판을 통과하는 자속의 양이 시간에 따라 변화하므로 패러데이 법칙에 의해 유도 기전력이 발생합니다.

자석만을 일정한 방향으로 회전시킬 때

자석만 회전시키는 경우 자계의 분포에 따라 전류가 흐르지 않을 수 있으나, 문제에서 요구하는 '상대적 정지'에 의한 확실한 무전류 조건은 아닙니다.

원판만을 일정한 방향으로 회전시킬 때

자석이 고정된 상태에서 원판이 회전하면 원판의 반경 방향 도체가 자기력선을 끊으며 이동하므로 기전력이 발생하여 전류가 흐릅니다.

원판과 자석을 동시에 같은 방향, 같은 속도로 회전시킬 때

원판과 자석이 동일한 속도로 회전하면 자계와 도체 사이의 상대적인 운동이 발생하지 않아 유도 기전력이 생성되지 않습니다.

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Step 1: 패러데이 원판의 발전 원리는 도체가 자속을 끊으며 지나갈 때 발생하는 기전력(e = Bvl)에 기초합니다.

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Step 2: 원판과 자석이 같은 방향, 같은 속도로 회전하게 되면 자석에서 나오는 자기력선과 원판 사이의 상대 속도가 0이 됩니다.

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Step 3: 상대 속도가 0이면 자속의 변화나 자기력선을 끊는 동작이 일어나지 않으므로 검류계에는 전류가 흐르지 않게 됩니다.

패러데이 원판에서 기전력이 발생하는 근본적인 이유는 무엇인가요?

자계 내에서 도체(원판)가 회전하며 자기력선을 끊을 때 발생하는 로렌츠 힘에 의해 전하가 이동하며 기전력이 발생합니다.

자석과 원판을 함께 회전시키면 왜 전류가 흐르지 않나요?

자석과 원판 사이의 상대 속도가 0이 되어 원판 내의 도체가 자속을 끊지 못하기 때문에 유도 기전력이 0이 됩니다.

검류계의 위치가 전류 발생에 영향을 주나요?

회로의 한 끝은 축에, 다른 끝은 원판 주변(가장자리)에 접촉되어야 원판의 반경 방향으로 발생하는 기전력을 측정할 수 있습니다.