전자유도 현상

전기기사 필기 2007년 1회 12번

Q문제

그림과 같은 수평한 연철봉 위에 절연된 동선을 감아 이것에 저항, 전류, 스위치를 접속하여 연철봉의 한 끝에는 알루미늄 링을 축과 일치시켜 움직일 수 있도록 가느다란 실로 매달아 정지시켰을 때 다음 설명 중 옳은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

전류를 계속하여 흘리고 있을 때 알루미늄 링은 왼쪽으로 움직인다.

전류가 일정하게 흐르면 자속의 변화가 없으므로 유도 기전력이 발생하지 않아 힘을 받지 않습니다.

스위치 S를 닫아 전류를 흘리고 있다가 스위치 S를 개방하는 순간 알루미늄 링은 좌우로 진동한다.

스위치를 개방하면 자속이 감소하므로 이를 보충하려는 방향으로 인력이 작용하여 왼쪽으로 움직이며 진동하지 않습니다.

스위치 S를 닫는 순간 알루미늄 링은 오른쪽으로 움직인다.

스위치를 닫는 순간 알루미늄 링은 렌츠의 법칙에 의한 반발력으로 인해 오른쪽으로 이동합니다.

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Step 1: 스위치를 닫으면 코일에 전류가 흐르기 시작하며 연철봉 내부에 자기장이 형성되어 알루미늄 링을 통과하는 자속이 급격히 증가합니다.

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Step 2: 렌츠의 법칙에 의해 알루미늄 링에는 자속의 증가를 방해하는 방향으로 유도 기전력이 발생하고 유도 전류가 흐르게 됩니다.

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Step 3: 코일의 자기장과 유도 전류에 의한 자기장 사이에 서로 밀어내는 반발력이 작용하여 알루미늄 링은 오른쪽으로 밀려나게 됩니다.

전류를 흘리고 있다가 스위치 S를 개방하는 순간 알루미늄 링은 오른쪽으로 움직인다.

스위치를 개방하는 순간에는 자속 감소를 방해하기 위해 코일 쪽으로 끌려오는 인력이 발생하므로 왼쪽으로 움직입니다.

알루미늄은 자석에 붙지 않는데 왜 움직이나요?

알루미늄은 비자성체이지만 전기가 잘 통하는 도체이므로, 자속 변화 시 발생하는 유도 전류와 자기장의 상호작용으로 힘을 받게 됩니다.

스위치를 닫은 상태로 오래 두면 어떻게 되나요?

전류가 정상 상태에 도달하여 자속 변화율이 0이 되면 유도 전류가 흐르지 않으므로, 링은 중력에 의해 다시 수직 상태로 정지합니다.