전자유도 현상
전기기사 필기 2016년 2회 18번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전자유도 및 인덕턴스 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
표피 효과에 대한 설명으로 옳은 것은?
선택지 분석
주파수가 높을수록 침투 깊이가 얇아진다.
정답 상세 해설
주파수가 높을수록 침투 깊이가 얇아져 표피 효과가 커지는 것이 옳습니다.
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Step 1: 표피 효과와 침투 깊이의 정의를 검토합니다. 표피 효과는 교류 전류가 도체의 표면 부근에 집중되어 흐르는 현상이며, 침투 깊이는 전류 밀도가 표면값의 약 36.8%로 줄어드는 지점까지의 깊이를 말합니다.
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Step 2: 침투 깊이 산출 공식을 적용합니다. 침투 깊이(δ)는 주파수(f), 투자율(μ), 도전율(σ)의 곱의 제곱근에 반비례하는 δ = 1/√(πfμσ)의 관계를 가집니다.
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Step 3: 변수 간의 상관관계를 도출합니다. 공식에 따라 주파수(f)가 증가하면 분모가 커지므로 침투 깊이(δ)는 작아지게 됩니다. 따라서 주파수가 높을수록 침투 깊이가 얇아진다는 설명은 타당합니다.
2
투자율이 크면 표피효과가 적게 나타난다.
오답 함정 분석
투자율이 클수록 침투 깊이가 얇아지므로 표피 효과는 오히려 더 뚜렷하게 나타납니다.
3
표피 효과에 따른 표피 저항은 단면적에 비례한다.
오답 함정 분석
표피 효과가 커지면 전류가 흐르는 유효 단면적이 감소하여 저항이 증가하므로, 저항은 유효 단면적에 반비례합니다.
4
도전율이 큰 도체에는 표피효과가 적게 나타난다.
오답 함정 분석
도전율이 클수록 침투 깊이가 얇아지기 때문에 표피 효과는 더 크게 발생합니다.
자주 묻는 질문
Q.
표피 효과는 직류(DC)에서도 발생하나요?
아니요, 표피 효과는 시간에 따라 자속이 변화하는 교류(AC)에서만 발생하며 직류에서는 전류가 도체 단면에 고르게 분포합니다.
Q.
침투 깊이가 얇아지면 전력 손실에 어떤 영향을 주나요?
침투 깊이가 얇아지면 전류가 흐르는 통로가 좁아져 도체의 실효 저항이 증가하고, 이로 인해 전력 손실(I²R)이 커지게 됩니다.