자계 및 자위
전기기사 필기 2007년 2회 17번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
다음 중 정상자계(시불변자계)의 원천이 아닌 것은?
선택지 분석
1
도선을 흐르는 직류전류
오답 함정 분석
직류전류는 시간에 따라 크기와 방향이 변하지 않으므로 일정한 정상자계를 형성하는 대표적인 원천입니다.
2
영구자석
오답 함정 분석
영구자석은 외부의 전원 공급 없이도 일정한 자속을 지속적으로 방출하므로 정상자계의 원천에 해당합니다.
가속도를 가지고 이동하는 전하
정답 상세 해설
가속도를 가진 전하는 시간에 따라 변화하는 전계와 자계를 생성하며 전자기파를 방사하므로 정상자계의 원천이 될 수 없습니다.
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Step 1: 정상자계의 정의를 검토합니다. 정상자계(Static Magnetic Field)는 자계의 세기와 방향이 시간에 따라 변하지 않는 시불변 상태의 자계를 의미합니다.
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Step 2: 전하의 운동 상태에 따른 자계 발생 원리를 분석합니다. 정지한 전하는 전계만을 형성하고, 등속도로 운동하는 전하(전류)는 일정한 자계를 형성하지만, 가속 운동을 하는 전하는 주변 전자기장의 시간적 변화를 야기합니다.
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Step 3: 맥스웰 방정식의 관점에서 해석합니다. 가속되는 전하는 시간에 따라 변하는 전계와 자계를 유도하며, 이는 전자기파(Electromagnetic Wave)의 형태로 에너지를 방출하게 되므로 시불변 조건에 어긋납니다.
4
일정한 속도로 회전하는 대전원반(帶電圓盤)
오답 함정 분석
대전된 원반이 일정한 속도로 회전하면 일정한 크기의 대류전류가 흐르는 것과 같은 효과를 주어 정상자계를 형성합니다.
자주 묻는 질문
Q.
정상자계와 정자계는 같은 의미인가요?
네, 시간에 따라 자계의 분포가 변하지 않는 상태를 의미하며 보통 정자계 또는 시불변자계라고 부릅니다.
Q.
등속도로 운동하는 전하는 어떤 자계를 만드나요?
등속도로 운동하는 전하는 일정한 전류와 동일한 효과를 가지므로 시간에 따라 변하지 않는 정상자계를 형성합니다.
Q.
가속 전하가 전자기파를 만드는 이유는 무엇인가요?
전하의 속도가 변하면 주변 전계의 세기가 변하게 되고, 이 변화가 다시 자계의 변화를 유도하는 연쇄 반응이 일어나 파동의 형태로 에너지가 전달되기 때문입니다.