자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2014년 2회 9번

내부 자계의 세기는 단위 길이당 권회수($n$)와 전류($I$)의 곱인 $H = nI$ [AT/m]로 계산하며, 위치에 관계없이 일정한 평등 자계입니다.

Q문제

무한장 솔레노이드의 외부 자계에 대한 설명 중 옳은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

솔레노이드 내부의 자계와 같은 자계가 존재한다.

무한장 솔레노이드의 내부 자계는 평등 자계이나, 외부는 자계가 0이므로 내부와 같을 수 없습니다.

1/ (2 π)

의 배수가 되는 자계가 존재한다.

무한장 솔레노이드 외부 자계는 이론적으로 0이므로 특정 상수의 배수로 존재하지 않습니다.

솔레노이드 외부에는 자계가 존재하지 않는다.

무한장 솔레노이드의 자계 분포 특성에 따라 외부 자계는 0이 됩니다.

•

Step 1: 앙페르의 주회적분 법칙(

\oint H \cdot d l = \sum I

)을 적용하여 외부 자계를 분석합니다. 솔레노이드 외부의 임의의 폐회로를 설정했을 때, 내부를 관통하는 순전류가 존재하지 않거나 자계의 방향이 상쇄됩니다.

•

Step 2: 무한히 긴 솔레노이드의 경우, 외부의 모든 지점에서 각 권선에 의해 발생하는 자계 성분들이 서로 반대 방향으로 작용하여 벡터적으로 합산하면 0이 됩니다.

•

Step 3: 따라서 무한장 솔레노이드 내부에는

H = n I

의 평등 자계가 형성되지만, 외부 자계

H_{o u t}

은 0이 되어 자계가 존재하지 않는다는 결론에 도달합니다.

권회수에 비례하는 자계가 존재한다.

내부 자계는 단위 길이당 권회수에 비례하지만, 외부 자계는 권회수와 상관없이 항상 0입니다.

무한장 솔레노이드 내부의 자계 세기는 어떻게 계산하나요?

내부 자계의 세기는 단위 길이당 권회수(

n

)와 전류(

I

)의 곱인

H = n I

[AT/m]로 계산하며, 위치에 관계없이 일정한 평등 자계입니다.

유한장 솔레노이드의 경우에도 외부 자계가 0인가요?

아니요, 유한장 솔레노이드의 경우에는 단부 효과(End effect)로 인해 외부로 누설되는 자속이 존재하여 자계가 0이 되지 않습니다.