자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2011년 2회 17번

Q: 환상 솔레노이드의 자로 길이는 어떻게 구하나요?

환상 솔레노이드의 자로 길이는 원의 둘레와 같으므로, 평균 반지름이 $r$일 때 $l = 2\pi r$로 계산합니다.

Q: 반지름의 단위를 cm에서 m로 반드시 변환해야 하나요?

네, 자계의 세기 단위가 $\text{AT/m}$이므로, 길이의 단위도 반드시 미터($\text{m}$)로 통일하여 계산해야 합니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 자계
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

철심이 있는 평균 반지름

15 cm

인 환상 솔레노이드 코일에

5 A

가 흐를 때 내부 자계의 세기가

1600 AT/m

가 되려면 코일의 권수는 약 몇 회 정도인가?

유사 문제 링크

2012-3-q20 2011-2-q4 2011-2-q8 2012-3-q5 2019-1-q8

선택지 분석

150

오답 함정 분석

환상 솔레노이드의 자로 길이 계산 시 2πr 대신 πr을 적용하여 계산한 오답입니다.

180

오답 함정 분석

반지름 단위 변환 또는 자로 길이 계산 과정에서 상수를 잘못 적용한 오답입니다.

300

정답 상세 해설

환상 솔레노이드의 내부 자계의 세기를 구하는 공식을 이용하여 코일의 권수를 도출합니다.

•

Step 1: 환상 솔레노이드 내부 자계의 세기 공식은

H = \frac{N I}{l} = \frac{N I}{2 π r}

입니다. (여기서

H

는 자계의 세기,

N

은 권수,

I

는 전류,

r

은 평균 반지름입니다.)

•

Step 2: 주어진 값은

H = 1600 AT/m

I = 5 A

r = 15 cm = 0.15 m

입니다.

•

Step 3: 공식을 권수

N

에 대해 정리하면

N = \frac{H \cdot 2 π r}{I}

입니다.

•

Step 4: 값을 대입하여 계산하면

N = \frac{1600 \cdot 2 π \cdot 0.15}{5} = \frac{480 π}{5} = 96 π \approx 301.59

입니다.

•

따라서 코일의 권수는 약 300회입니다.

360

오답 함정 분석

전류나 반지름 값을 잘못 대입하여 계산한 오답입니다.

자주 묻는 질문

환상 솔레노이드의 자로 길이는 어떻게 구하나요?

환상 솔레노이드의 자로 길이는 원의 둘레와 같으므로, 평균 반지름이

r

일 때

l = 2 π r

로 계산합니다.

반지름의 단위를 cm에서 m로 반드시 변환해야 하나요?

네, 자계의 세기 단위가

AT/m

이므로, 길이의 단위도 반드시 미터(

m

)로 통일하여 계산해야 합니다.

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