감자력과 자기차폐

전기기사 필기 2014년 1회 9번

Q문제

자기 감자율

N = 2.5 \times 1 0^{- 3}

, 비투자율

μ_{s} = 100

의 막대형 자성체를 자계의 세기

H = 500 [A T / m]

의 평등자계 내에 놓았을 때 자화의 세기는 약 몇

[W b / m^{2}]

인가?

유사 문제 링크

선택지 분석

4.98 \times 1 0^{- 2}

자성체의 자화의 세기는 외부 자계와 감자율을 고려한 공식을 통해

4.98 \times 1 0^{- 2} [W b / m^{2}]

로 계산됩니다.

•

Step 1: 자화의 세기

J

와 내부 자계

H_{in}

의 관계식을 설정합니다.

J = μ_{0} (μ_{s} - 1) H_{in}

입니다.

•

Step 2: 내부 자계

H_{in}

은 외부 자계

H_{0}

와 감자력에 의해

H_{in} = H_{0} - \frac{N}{μ _{0}} J

로 표현됩니다.

•

Step 3: 위 두 식을 연립하여 자화의 세기

J

에 대해 정리하고 주어진 값을 대입합니다.

J = \frac{μ _{0} ( μ _{s} - 1 ) H _{0}}{1 + ( μ _{s} - 1 ) N}

입니다.

μ_{0} = 4 π \times 1 0^{- 7}

μ_{s} = 100

H_{0} = 500

N = 2.5 \times 1 0^{- 3}

을 대입하면

J = \frac{4 π \times 1 0 ^{- 7} \times ( 100 - 1 ) \times 500}{1 + ( 100 - 1 ) \times 2.5 \times 1 0 ^{- 3}} = \frac{0.0622}{1.2475} \approx 4.98 \times 1 0^{- 2} [W b / m^{2}]

가 됩니다.

6.25 \times 1 0^{- 2}

감자율을 고려하지 않고 내부 자계를 외부 자계와 동일하게 취급하여 계산한 오답입니다.

7.82 \times 1 0^{- 2}

수식의 분모나 분자 계산 과정에서 비투자율이나 감자율의 적용을 잘못한 오답입니다.

8.72 \times 1 0^{- 2}

자화의 세기 공식에서 진공의 투자율을 누락하거나 잘못된 상수를 적용한 오답입니다.

감자력이란 무엇인가요?

자성체가 외부 자계에 의해 자화될 때, 자성체 양 끝에 생성된 자극이 원래의 외부 자계와 반대 방향으로 만드는 자계를 의미합니다.

자화의 세기 공식에서 분모의

1 + (μ_{s} - 1) N

은 어떤 의미인가요?

외부 자계가 자성체 내부로 들어갈 때 감자력에 의해 자계가 약해지는 비율을 보정해 주는 항입니다.