자계와 전류 사이의 힘
전기기사 필기 2005년 3회 10번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 1 |
Q문제
평등 자계를 얻는 방법으로 가장 알맞은 것은?
선택지 분석
1
길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 솔레노이드에 전류를 흘린다.
오답 함정 분석
솔레노이드의 길이가 짧으면 내부 자계가 불균일해지고 단부 효과(End effect)가 발생하여 평등 자계를 형성하기 어렵습니다.
2
길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 원통형 도선에 전류를 흘린다.
오답 함정 분석
원통형 도선 내부의 자계는 중심으로부터의 거리에 비례하여 변화하므로 평등 자계가 아닙니다.
단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘린다.
정답 상세 해설
무한히 긴 솔레노이드 내부에는 자계의 세기와 방향이 일정한 평등 자계가 형성됩니다.
•
Step 1: 무한장 솔레노이드 내부의 자계 세기(H)는 H = nI (n: 단위 길이당 권수, I: 전류)로 계산됩니다.
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Step 2: 솔레노이드의 길이가 단면적(반지름)에 비해 충분히 길면 내부 어느 지점에서나 자계의 세기가 일정하게 유지됩니다.
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Step 3: 따라서 단면적에 비해 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘리는 것이 평등 자계를 얻는 가장 적절한 방법입니다.
4
단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 원통형 도선에 전류를 흘린다.
오답 함정 분석
무한히 긴 원통형 도선 외부의 자계는 거리에 반비례하여 감소하므로 평등 자계가 형성되지 않습니다.
자주 묻는 질문
Q.
평등 자계란 무엇인가요?
자계 내의 모든 지점에서 자계의 세기와 방향이 동일한 자계를 의미합니다.
Q.
왜 솔레노이드의 길이가 길어야 하나요?
길이가 충분히 길어야 솔레노이드 양 끝단에서 발생하는 자력선의 왜곡 현상을 무시할 수 있고 내부에서 균일한 자계를 유지할 수 있기 때문입니다.