자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2011년 1회 11번

Q문제

평등 자계를 얻는 방법으로 가장 알맞은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 솔레노이드에 전류를 흘린다.

솔레노이드의 길이가 짧으면 단부 효과에 의해 자력선이 왜곡되어 내부 자계가 불균일해집니다.

길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 원통형 도선에 전류를 흘린다.

원통형 도선 내부의 자계는 중심으로부터의 거리에 비례하여 변화하므로 평등 자계가 아닙니다.

단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘린다.

단면적에 비해 길이가 충분히 긴 솔레노이드 내부에는 자계의 세기와 방향이 일정한 평등 자계가 형성됩니다.

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Step 1: 무한히 긴 솔레노이드의 내부 자계 특성을 검토합니다. 솔레노이드의 길이가 반지름에 비해 매우 길면 내부 자력선은 축에 평행한 직선이 됩니다.

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Step 2: 내부 자계의 세기 공식을 적용합니다. 내부 자계 H = nI [A/m] (n은 단위 길이당 권수)로 계산되며, 이는 내부 어느 지점에서나 일정한 값을 가집니다.

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Step 3: 평등 자계의 정의와 대조합니다. 위치에 관계없이 자계의 세기와 방향이 일정하므로, 충분히 긴 솔레노이드는 평등 자계를 얻는 가장 대표적인 방법입니다.

단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 원통형 도선에 전류를 흘린다.

직선 도선에 흐르는 전류에 의한 자계는 동심원 형태를 이루며 거리에 반비례하여 세기가 변하는 불평등 자계입니다.

솔레노이드 내부 자계가 왜 평등 자계인가요?

충분히 긴 솔레노이드 내부에서는 자력선이 축과 평행하게 밀집되어 배열되며, 내부 어느 지점에서나 자계의 세기와 방향이 일정하기 때문입니다.

솔레노이드의 길이가 짧으면 어떻게 되나요?

길이가 짧으면 양 끝단에서 자력선이 외부로 퍼져 나가는 현상이 발생하여 내부 자계의 균일성이 유지되지 않습니다.