개념 한 쪽
전류가 만드는 자기장의 방향은 앙페르의 오른나사 법칙으로 정한다. 무한직선 도체에서 자기장의 세기는 H = I/(2πr)이고, 원형 코일 중심에서는 H = NI/(2r)이다.
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출제기준 단원 「전류에 의한 자기장」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 코일 자계의 세기 계산 | 1 | 자로의 자계 강도 · 무한장 솔레노이드 외부 자계 · 원형 코일 중심의 자장 세기 |
| 직선 도체 주변 자계 | 1 | 무한장 직선 도체에서 거리별 자계 강도 식과 값 |
| 자기장 방향과 세기 법칙 | 1 | 자기장 방향을 정하는 법칙 · 자극에서 거리를 바꿀 때 세기 비 |
2016년 CBT 전환 이전 시험에도 나왔습니다(2004년 2회 · 2010년 4회).
앙페르의 오른나사 법칙은 전류와 자기장의 방향을 정한다. 나사를 진행시키는 방향을 전류의 방향으로 잡으면, 나사를 돌리는 방향이 자기장의 방향이 된다.
무한직선 도체 주위의 자기장은 도체를 중심으로 한 동심원이다. 도체에서 거리 r만큼 떨어진 점의 자기장의 세기는 H = I/(2πr)이다. 전류가 2πA이고 거리가 1m이면 H = 2π ÷ (2π × 1) = 1AT/m이다.
반지름 r인 원형 코일 중심의 자기장의 세기는 H = NI/(2r)이다. 반지름 10cm, 권수 20회, 전류 30A이면 H = 20 × 30 ÷ (2 × 0.1) = 3000AT/m이다.
솔레노이드 내부의 자기장의 세기는 H = NI/ℓ이다. 길이 2m의 자로에 8000회를 감고 10mA를 흘리면 H = 8000 × 0.01 ÷ 2 = 40AT/m이다. 평균길이 40cm, 권수 10회, 전류 4A인 환상 솔레노이드 내부는 H = 10 × 4 ÷ 0.4 = 100AT/m이다.
무한장 솔레노이드와 환상 솔레노이드의 외부 자기장의 세기는 0이다. 자기력선이 내부에만 머물기 때문이다.
전류 2πA가 흐르는 무한직선 도체에서 1m 떨어진 점의 자기장의 세기는 1AT/m이다. 반지름 10cm, 권수 20회, 전류 30A인 원형 코일 중심에서는 3000AT/m이다.
길이 2m의 자로에 8000회를 감고 10mA를 흘리면 40AT/m이다. 환상 솔레노이드 외부의 자기장의 세기는 0이다.
2010년 4회길이 2m의 균일한 자로에 8000회의 도선을 감고 10mA의 전류를 흘릴 때 자로의 자장의 세기는?
정답 ③ · 환상 솔레노이드(자로)의 자기장 세기는 **핵심공식**: (기자력 를 자로의 길이로 나눈 값). 전류를 mA에서 A로 환산(10mA=0.01A)하는 것을 빠뜨리지 않아야 한다.
자로의 자장 세기는 기자력(전류×턴 수)을 자로의 길이로 나눈 것이므로 8000×0.01을 2로 나누면 40[AT/m]이다.
2004년 2회전류에 의한 자기장의 방향을 결정하는 것은?
정답 ① · 전류가 흐르는 도체 주위에 생기는 자기장의 방향은 앙페르의 오른나사 법칙으로 결정합니다. 오른나사가 전류 방향으로 진행할 때 나사를 돌리는 방향이 자기장의 방향이 됩니다.
전류가 만드는 자기장의 방향은 앙페르의 오른나사 법칙 — 나사 진행이 전류, 회전이 자기장 방향이다.
전류 [A]가 흐르고 있는 무한직선 도체로부터 1[m] 떨어진 P점의 자계의 세기는?
정답 ①
무한직선 도체 주변의 자계 세기는 H=I/(2πr)로 거리에 반비례한다.
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