전자유도 현상
전기기사 필기 2012년 3회 10번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전자유도 및 인덕턴스 |
|---|---|
| 인지 유형 | calculation |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
정현파 자속의 주파수를 3배로 높이면 유기기전력은?
선택지 분석
1
2배로 감소
오답 함정 분석
유기기전력은 주파수에 비례하므로, 주파수가 증가할 때 감소한다는 것은 물리적 사실에 위배됩니다.
2
2배로 증가
오답 함정 분석
유기기전력은 주파수에 정비례하므로, 주파수가 3배 증가할 때 2배가 아닌 3배 증가해야 합니다.
3
3배로 감소
오답 함정 분석
유기기전력은 주파수에 비례하므로, 주파수가 3배 증가할 때 3배 감소한다는 것은 반비례 관계로 착각한 오답입니다.
3배로 증가
정답 상세 해설
정현파 자속의 주파수를 3배로 높이면 유기기전력도 3배로 증가합니다.
•
Step 1: 패러데이의 전자유도 법칙에 따라 유기기전력 e는 자속의 시간적 변화율에 비례하며, e = -N(dΦ/dt)로 나타냅니다.
•
Step 2: 정현파 자속 Φ = Φm sin(ωt)를 시간에 대해 미분하면, 유기기전력 e = -NωΦm cos(ωt)가 됩니다.
•
Step 3: 각주파수 ω = 2πf이므로 유기기전력의 최댓값은 Em = 2πfNΦm이 되어 주파수 f에 정비례합니다. 따라서 주파수가 3배 증가하면 유기기전력도 3배 증가합니다.
자주 묻는 질문
Q.
유기기전력의 크기는 어떤 요소들에 의해 결정되나요?
유기기전력의 크기는 코일의 권수, 자속의 최댓값, 그리고 자속이 변화하는 주파수에 비례하여 결정됩니다.
Q.
자속이 정현파가 아닌 직류(일정한 값)일 경우 유기기전력은 어떻게 되나요?
자속이 시간에 따라 변화하지 않고 일정하다면 미분값이 0이 되므로 유기기전력은 발생하지 않습니다.