전자유도 현상

전기기사 필기 2008년 1회 20번

Q문제

“전자유도에 의하여 발생되는 기전력에서 우변에 (-)의 부호를 가진 것은 암페어의 오른나사 법칙에 의한 ( ㉠ )와 (과) ( ㉡ )의 방향을 (＋)로 하고 있기 때문이다.” ( ㉠ ), ( ㉡ )에 알맞은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

㉠ 전압, ㉡ 전류

전압은 기전력의 결과로 나타나는 전위차이며, 암페어의 오른나사 법칙은 전류와 자속 사이의 방향 관계를 정의하는 법칙입니다.

㉠ 전압, ㉡ 자속

전압은 방향성을 정의하는 기준 물리량이 아니며, 암페어의 법칙에서 다루는 핵심 요소는 전류와 자속입니다.

㉠ 전류, ㉡ 자속

전자유도 기전력의 수식에서 마이너스(-) 부호는 렌츠의 법칙에 따라 자속의 변화를 방해하는 방향으로 기전력이 발생함을 의미합니다.

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Step 1: 암페어의 오른나사 법칙은 전류의 방향을 기준으로 자속의 방향을 결정하거나, 그 반대의 관계를 정의합니다.

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Step 2: 수학적 해석을 위해 전류의 방향과 그에 따른 자속의 방향을 (+)로 규정합니다.

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Step 3: 유도 기전력은 이 (+) 방향으로 설정된 자속의 변화를 억제하려는 방향으로 나타나므로, 수식 상에서 반대 방향을 뜻하는 (-) 부호를 붙이게 됩니다.

㉠ 자속, ㉡ 인덕턴스

인덕턴스는 회로의 물리적 구조에 의해 결정되는 상수값이며, 방향을 가진 벡터량이 아니므로 암페어의 법칙에 의한 방향 설정 대상이 아닙니다.

패러데이 법칙의 수식에서 마이너스 부호가 생략되는 경우도 있나요?

기전력의 크기만을 구할 때는 부호를 생략하기도 하지만, 물리적 방향성을 고려할 때는 렌츠의 법칙을 나타내는 마이너스 부호를 반드시 포함해야 합니다.

암페어의 오른나사 법칙이 왜 기전력 부호 결정에 관여하나요?

전류와 자속의 정방향(+) 기준을 설정하는 근거가 되기 때문입니다. 기전력은 이 기준 방향과 반대로 작용하므로 마이너스 부호가 붙게 됩니다.