자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2020년 3회 9번

Q문제

평행 도선에 같은 크기의 왕복 전류가 흐를 때 두 도선 사이에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

흡인력이다.

왕복 전류는 두 도선에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대임을 의미하며, 이 경우 반발력이 작용합니다.

전류의 제곱에 비례한다.

두 도선 사이에 작용하는 힘은 전류의 제곱에 비례합니다.

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Step 1: 평행 도선 사이에 작용하는 힘의 공식 F = (μ * I1 * I2) / (2 * π * r) [N/m]를 확인합니다.

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Step 2: 문제 조건에서 같은 크기의 전류가 흐른다고 하였으므로 I1 = I2 = I를 대입하면 힘 F = (μ * I^2) / (2 * π * r)이 됩니다.

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Step 3: 따라서 작용하는 힘 F는 전류의 제곱(I^2)에 비례하며, 왕복 전류이므로 반발력이 발생함을 알 수 있습니다.

주위 매질의 투자율에 반비례한다.

평행 도선 간 작용력 공식에 따라 힘은 매질의 투자율(μ)에 비례합니다.

두 도선 사이 간격의 제곱에 반비례한다.

평행 도선 간의 힘은 도선 사이의 거리(r)에 반비례하며, 거리의 제곱에 반비례하는 것은 점전하 사이의 힘인 쿨롱의 법칙입니다.

왕복 전류라는 용어는 무엇을 의미하나요?

왕복 전류는 한 도선으로 전류가 흘러 들어가고 다른 도선으로 다시 돌아 나오는 상태를 말하며, 결과적으로 두 도선에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대임을 뜻합니다.

전류의 방향에 따라 힘의 종류가 어떻게 달라지나요?

두 도선에 흐르는 전류의 방향이 같으면 서로 당기는 흡인력이 작용하고, 방향이 서로 반대이면 서로 밀어내는 반발력이 작용합니다.

도선 사이의 거리와 힘은 어떤 관계인가요?

무한 평행 도선 사이의 힘은 도선 간의 거리(r)에 반비례합니다. 거리의 제곱에 반비례하는 점전하 간의 힘과 혼동하지 않도록 주의해야 합니다.