개념 한 쪽
기자력은 자기회로를 미는 힘으로 전기회로의 기전력에 대응한다. 크기는 권수×전류(NI)이고 단위는 암페어턴[AT]이며, 자기저항과 자속의 곱(F = RmΦ)과 같다. 서술 판별과 NI 계산, 자기회로 계산이 반복 출제된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「기자력」의 공개 문제 8개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 성질 옳지 않은 것 고르기 | 3 | 기자력의 정의·단위·대응 관계 서술 판별 |
| 기자력·권수 계산 | 2 | NI 곱셈과 목표 기자력의 권수 역산 |
| 자기회로 기자력 계산 | 2 | 치수·투자율·자속 조건에서 기자력 산출 |
| 발전기 감자 기자력 계산 | 1 | 도체수·극수·브러시 이동각으로 매 극 감자 기자력 산출 |
가장 자주 묻는 것은 성질 옳지 않은 것 고르기입니다.
기자력은 코일의 권수 N과 전류 I의 곱 NI로 정의되며 SI 단위는 암페어[A]다. 전기회로의 기전력에 대응하고, 자기회로에서는 자기저항과 자속의 곱과 동일하다(F = RmΦ). 서술 문제에서 '전류 밀도와 권수의 곱'이라는 표현이 나오면 그것이 틀린 보기다. 전류 밀도가 아니라 전류이다.
NI 계산은 곱셈과 나눗셈 한 번씩이다. 300회 감은 코일에 3A가 흐르면 기자력은 900AT이고, 5A로 2000AT를 만들려면 권수는 N = 2000/5 = 400회다.
자기회로의 치수가 주어지면 자기저항을 거쳐 기자력을 구한다. 길이 1m, 단면적 15cm², 비투자율 1000인 솔레노이드의 자기저항은 Rm = l/(μ₀μrA) = 1/(6π×10⁻⁷)이고, 자속 0.01Wb에 필요한 기자력은 F = ΦRm = 10⁵/(6π)AT가 된다. 단면적·길이·자속밀도만으로 기자력을 구하는 문제는 투자율이 함께 주어져야 계산이 성립한다.
직류 발전기의 전기자가 만드는 감자 기자력도 이 개념의 확장이다. 총 도체수 152, 4극 파권에서 한 극당 도체수는 Z/(2p) = 19개이고, 전기자 전류 100A를 곱해 1900AT를 구한 뒤 브러시 이동각 10°의 비율(10/180)만큼 감자 성분으로 취하면 매 극당 약 105.6AT/극이 된다.
기자력 계산은 두 갈래다. ① NI 직접: 권수×전류(300×3 = 900AT), 목표에서 역산(2000÷5 = 400회). ② 자기회로 경유: Rm = l/(μ₀μrA)를 먼저 계산하고 F = Φ×Rm(0.01×10⁷/(6π) = 10⁵/(6π)AT). 서술 문제는 '기전력 대응 · NI · 자기저항×자속 · 단위 A' 네 문장이 옳고 '전류 밀도×권수'만 틀리다는 짝으로 가른다.
다음 중 기자력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 기자력은 자기회로에서 전류가 만드는 자속을 유발하는 원인으로 전기회로의 기전력에 대응하는 개념이며, 자기저항과 자속의 곱으로 표현된다(F = ℜ·Φ). 단위는 일반적으로 암페어-회전수(암페어턴)로 나타내고 관습적으로 암페어 단위로 표기하기도 한다.
전기자 총 도체수 152, 4극, 파권인 직류 발전기가 전기자 전류를 100A로 할 때, 매극당 감자 기자력[AT/극]은 얼마인가? (단, 브러시의 이동각은 10º이다)
정답 ③ · 문제는 브러시 이동각에 따른 감자(역자계) 기자력을 묻고 있다. 전체 전기자 도체수 Z=152이고 극수는 4이므로 한 극당 도체수는 Z/(2p)=152/(2×4)=19개이다.
길이 1m, 단면적 15[cm2]인 무단 솔레노이드에 0.01[Wb]의 자속을 통하는데 필요한 기자력은? (단, 철심의 비투자율을 1000이라 한다.)
정답 ④ · 문제는 솔레노이드의 자속과 기하치수, 비투자율로부터 필요한 기자력(암페어턴)을 구하는 것이다. 자기회로의 저항(자흡률)을 R = l/(μ0 μr A)로 계산하면 μ0 μr A = 4π×10^-7×1000×1.5×10^-3 = 6π×10^-7, 따라서 R = 1/(6π×10^-7) = 10^7/(6π).
전기기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.