다음 조건들 중 초전도체에 부합되는 것은? (단, $\mu_r$은 비투자율, $\chi_m$은 비자화율, $B$는 자속밀도이며 작동온도는 임계온도 이하라 한다.)

$\chi_m = -1, \mu_r = 0, B = 0$

$\chi_m = -1, \mu_r = 1, B = 0$

투자율과 자화율

전기기사 필기 2018년 1회 13번

Q문제

다음 조건들 중 초전도체에 부합되는 것은? (단,

μ_{r}

은 비투자율,

χ_{m}

은 비자화율,

B

는 자속밀도이며 작동온도는 임계온도 이하라 한다.)

유사 문제 링크

χ_{m} = - 1, μ_{r} = 0, B = 0

초전도체는 마이스너 효과에 의해 내부 자속밀도가 0이 되며, 이를 위해 비투자율은 0, 비자화율은 -1의 값을 가집니다.

•

Step 1: 마이스너 효과에 의해 초전도체 내부의 자속밀도

B

는 0이 됩니다.

•

Step 2: 자속밀도 공식

B = μ_{0} μ_{r} H

에서

B = 0

이 되기 위해서는 비투자율

μ_{r}

이 0이어야 합니다.

•

Step 3: 비투자율과 비자화율의 관계식

μ_{r} = 1 + χ_{m}

에서

μ_{r} = 0

을 만족하려면

χ_{m} = - 1

이 되어야 합니다.

χ_{m} = 0, μ_{r} = 0, B = 0

비자화율이 0이면 자화가 발생하지 않는 상태이므로 완전 반자성을 띠는 초전도체의 조건에 어긋납니다.

χ_{m} = 1, μ_{r} = 0, B = 0

비자화율이 양수(+1)인 경우 자계 방향으로 자화되는 상자성체에 해당하므로 오답입니다.

χ_{m} = - 1, μ_{r} = 1, B = 0

비투자율이 1이면 진공과 같은 투과율을 가지므로 내부 자속밀도를 0으로 만들 수 없습니다.

마이스너 효과란 무엇인가요?

초전도체가 임계온도 이하에서 외부 자기장을 밀어내어 내부 자속밀도를 0으로 만드는 현상을 말합니다.

왜 비자화율이 -1이 되어야 하나요?

내부 자속을 완전히 상쇄하기 위해 외부 자기장과 반대 방향으로 동일한 크기의 자화가 발생해야 하므로 비자화율은 -1이 됩니다.