자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2005년 1회 18번

Q: 자계의 세기와 자속밀도의 차이는 무엇인가요?

자계의 세기($H$)는 전류에 의해 발생하는 자기장의 강도를 의미하며 매질과 무관합니다. 반면 자속밀도($B$)는 매질의 특성인 투자율($\mu$)을 고려한 값으로, $B = \mu H$의 관계를 가집니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 자계
인지 유형	calculation
난이도	Level 2

Q문제

무한히 긴 직선 도체에 전류

I [A]

를 흘릴 때 이 전류로부터

d [m]

되는 점의 자속밀도는 몇

[W / m^{2}]

인가?

유사 문제 링크

2018-1-q12 2019-2-q15 2006-2-q14 2005-3-q17 2005-1-q12

선택지 분석

\frac{μ _{0} I}{4 π d}

오답 함정 분석

분모가

4 π d

인 수식은 반무한 직선 도체에 의한 자계의 세기나 다른 형태의 공식과 혼동한 오답입니다.

\frac{μ _{0} I}{2 π d}

정답 상세 해설

무한히 긴 직선 도체에 전류가 흐를 때 발생하는 자속밀도를 구하는 문제입니다.

•

Step 1: 앙페르의 주회적분 법칙을 이용하여 자계의 세기

H

를 구합니다. 무한히 긴 직선 도체로부터 거리

d

떨어진 점의 자계의 세기

H

는

H = \frac{I}{2 π d} [A / m]

입니다.

•

Step 2: 자속밀도

B

와 자계의 세기

H

의 관계식을 적용합니다. 진공 중에서의 투자율을

μ_{0}

라고 할 때,

B = μ_{0} H

입니다.

•

Step 3: Step 1의

H

를 Step 2의 식에 대입하여 자속밀도

B

를 계산합니다.

B = μ_{0} \times \frac{I}{2 π d} = \frac{μ _{0} I}{2 π d}

가 됩니다.

\frac{I}{2 π d}

오답 함정 분석

투자율

μ_{0}

를 곱하지 않아 자속밀도가 아닌 자계의 세기

H

를 나타낸 오답입니다.

\frac{I}{2 π μ _{0} d}

오답 함정 분석

자속밀도를 구하기 위해 자계의 세기에 투자율

μ_{0}

를 곱해야 하지만, 반대로 나눈 형태의 오답입니다.

자주 묻는 질문

자계의 세기와 자속밀도의 차이는 무엇인가요?

자계의 세기(

H

)는 전류에 의해 발생하는 자기장의 강도를 의미하며 매질과 무관합니다. 반면 자속밀도(

B

)는 매질의 특성인 투자율(

μ

)을 고려한 값으로,

B = μ H

의 관계를 가집니다.

앙페르의 주회적분 법칙은 무엇인가요?

임의의 폐곡선을 따라 자계의 세기를 선적분한 값은 그 폐곡선을 통과하는 총 전류와 같다는 법칙입니다. 이를 통해 대칭성을 가진 전류 분포에서 자계의 세기를 쉽게 구할 수 있습니다.

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