전자유도 현상

전기기사 필기 2008년 3회 11번

Q문제

그림과 같이 환상 철심에 2개의 코일을 감고, 1차 코일을 전지에 2차 코일을 검류계에 연결한다. 다음의 각 경우 중 검류계에 흐르는 전류의 방향이 옳게 언급된 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

스위치

K_{2}

를 닫은 다음 스위치

K_{1}

을 닫으면 전류는 b에서 a로 흐른다.

스위치

K_{1}

을 닫으면 자속이 증가하므로, 렌츠의 법칙에 의해 자속 증가를 방해하는 방향인 a에서 b로 전류가 흐릅니다.

스위치

K_{1}

을 닫은 후 잠깐 있다가 스위치

K_{2}

를 닫으면 전류는 a에서 b로 흐른다.

자속의 변화가 없는 정상 상태(Steady state)에서는 유도 기전력이 발생하지 않아 검류계에 전류가 흐르지 않습니다.

스위치

K_{1}

과

K_{2}

를 닫아 놓고, 스위치

K_{1}

을 급히 열면 전류는 b에서 a로 흐른다.

스위치

K_{1}

과

K_{2}

가 닫힌 상태에서 1차 코일에 흐르는 전류는 앙페르의 오른나사 법칙에 의해 철심 내부에 일정한 방향의 자속을 형성합니다.

•

Step 1: 스위치

K_{1}

을 급히 열면 1차측 전류가 차단되면서 철심 내부를 통과하던 기존 자속이 급격히 감소합니다.

•

Step 2: 렌츠의 법칙에 따라 2차 코일은 감소하는 자속을 유지하기 위해 기존 자속과 같은 방향의 자속을 만드는 유도 기전력을 발생시킵니다.

•

Step 3: 그림의 코일 권선 방향을 고려할 때, 감소하는 자속을 보충하는 방향으로 유도 전류가 흐르려면 검류계에서 b에서 a 방향으로 전류가 흐르게 됩니다.

스위치

K_{1}

과

K_{2}

를 닫아 놓고, 스위치

K_{2}

을 급히 열면 전류는 b에서 a로 흐른다.

2차측 스위치

K_{2}

를 열면 회로가 개방(Open)되어 폐회로가 형성되지 않으므로 유도 전류가 흐를 수 없습니다.

렌츠의 법칙은 무엇을 결정하나요?

유도 기전력의 방향을 결정하며, 항상 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 발생합니다.

자속 변화가 없어도 전류가 흐를 수 있나요?

아니요, 패러데이의 전자유도 법칙에 따라 유도 기전력은 자속의 시간적 변화율에 비례하므로 자속 변화가 없으면 전류는 흐르지 않습니다.