자계와 전류 사이의 힘
전기기사 필기 2005년 3회 17번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
평행도선에 같은 크기의 왕복 전류가 흐를 때 두 도선 사이 에 작용하는 힘과 관계되는 것 중 옳은 것은?
선택지 분석
1
간격의 제곱에 비례한다.
오답 함정 분석
평행 도선 사이의 힘은 도선 간의 간격(r)에 반비례하며, 간격의 제곱과는 관계가 없습니다.
2
간격의 제곱에 반비례하고, 투자율에 반비례한다.
오답 함정 분석
힘은 간격의 1제곱에 반비례하며, 투자율(μ)에는 반비례가 아닌 비례 관계를 가집니다.
전류의 제곱에 비례한다.
정답 상세 해설
평행 도선 사이에 작용하는 단위 길이당 힘의 공식은 F = (μ * I1 * I2) / (2 * π * r) [N/m]입니다.
•
문제 조건에서 두 도선에 흐르는 전류의 크기가 같으므로 I1 = I2 = I를 공식에 대입하면 F = (μ * I^2) / (2 * π * r)이 됩니다.
•
결과적으로 두 도선 사이에 작용하는 힘 F는 전류의 제곱(I^2)에 정비례함을 확인할 수 있습니다.
4
주위 매질의 투자율에 반비례한다.
오답 함정 분석
공식에 따라 힘은 주위 매질의 투자율(μ)에 직접적으로 비례합니다.
자주 묻는 질문
Q.
왕복 전류가 흐를 때 두 도선 사이에는 어떤 방향의 힘이 작용하나요?
왕복 전류는 두 도선에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대임을 의미하며, 이 경우 두 도선 사이에는 서로 밀어내는 반발력이 작용합니다.
Q.
도선 사이의 간격이 2배가 되면 힘은 어떻게 변하나요?
힘은 도선 사이의 간격에 반비례하므로, 간격이 2배가 되면 힘의 세기는 1/2배로 줄어듭니다.
Q.
전류의 크기만 2배로 늘리면 힘은 몇 배가 되나요?
힘은 전류의 제곱에 비례하므로, 전류가 2배가 되면 힘은 4배로 증가합니다.