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전기산업기사 결합계수 — k=M/√(L₁L₂)·완전결합(k=1, L₁L₂=M²)·k를 정하는 인자

결합계수 k는 두 코일의 자속이 얼마나 서로 맞물리는지를 나타내는 값(0 ≤ k ≤ 1)이다 — k = M/√(L₁L₂). 완전결합(k = 1)이면 L₁L₂ = M²이 성립하고, k를 바꾸는 인자는 형상·크기·상대 위치·투자율이지 도선 재질이 아니다.

2026-10-20 기준 · 전기산업기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「결합계수」의 공개 문제 7개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
완전결합 조건식3k=1에서 성립하는 등식(L₁L₂ = M²) 고르기
k 수치 대입2k = M/√(L₁L₂) 계산(0.6·0.239)
직렬 접속 응용1L₊·L− 측정에서 M·L₂를 거쳐 k 0.9 산출
영향 인자 판정1k와 무관한 것(코일 재질) 고르기

가장 자주 묻는 것은 완전결합 조건식입니다.

뜻

결합계수의 정의식은 k = M/√(L₁L₂)다 — 누설자속이 없는 완전결합에서 k = 1, 즉 M이 최댓값 √(L₁L₂)에 닿아 L₁L₂ = M²이 된다. 이 등식을 묻는 문항이 가장 많다 — "곱이 M과 같다", "M²보다 크다·작다" 같은 보기는 k=1 조건과 어긋나는 오답이다.

수치 대입은 제곱근 하나면 끝난다 — L₁ 0.4H·L₂ 0.9H·M 0.36H면 √0.36 = 0.6이라 k = 0.6, L₁ 0.35H·L₂ 0.5H·M 0.1H면 √0.175 ≈ 0.418이라 k ≈ 0.239다.

직렬 접속 측정값으로 k를 구하는 응용도 나온다 — 합성 인덕턴스가 크게 잡힌 쪽 L₊ = L₁+L₂+2M, 극성을 뒤집은 쪽 L− = L₁+L₂−2M이므로 두 측정값의 차로 M = (L₊−L−)/4, 합으로 L₁+L₂를 얻는다 — L₊ 119mH·L− 11mH면 M = 27mH, L₁+L₂ = 65mH라 코일 a가 20mH이면 b는 45mH고 k = 27/√(20×45) = 27/30 = 0.9다.

k에 영향을 주는 인자는 코일의 형상, 크기, 상대적 위치(거리·각도), 철심의 투자율이다 — 도선의 재질(구리·알루미늄)은 저항에는 관계하지만 자속 결합과는 무관하므로 "재질"이 영향 없음의 답이 된다.

예제

① 대입 — 0.4·0.9H·M 0.36H: k = 0.36/0.6 = 0.6. ② 응용 — L₊ 119·L− 11mH·L₁ 20mH: M = 27mH, L₂ = 45mH, k = 0.9. ③ 완전결합 — k = 1 → L₁L₂ = M².

대표 기출 3문항

자기 인덕턴스가 L1, L2이고 상호 인덕턴스가 M인 두 회로의 결합계수가 1일 때, 성립되는 식은?

  1. L1 · L2 = M
  2. L1 · L2 < M2
  3. L1 · L2 > M2
  4. L1 · L2 = M2
정답과 해설 보기

정답 ④ · 상호 인덕턴스와 자기 인덕턴스의 관계는 결합계수 k=ML1L2k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}}로 정의된다(0≤k≤10\le k\le1). 두 회로가 완전결합(누설자속 없음)이면 k=1k=1이 되고, 이때 M=L1L2M=\sqrt{L_1L_2}, 즉 L1L2=M2L_1L_2=M^2이 성립한다.

결합계수 k=M/√(L1L2)이므로 완전결합 k=1이면 M=√(L1L2), 즉 L1L2=M²이 성립한다.

두 개의 코일에서 각각의 자기인덕턴스가 L1 = 0.35H, L2 = 0.5H이고, 상호인덕턴스는 M = 0.1H라고 하면 이때 코일의 결합계수는 약 얼마인가?

  1. 0.175
  2. 0.239
  3. 0.392
  4. 0.586
정답과 해설 보기

정답 ② · 결합계수(coupling coefficient)는 k=ML1L2k = \dfrac{M}{\sqrt{L_1 L_2}} 로 정의된다. L1=0.35 HL_1=0.35\,\text{H}, L2=0.5 HL_2=0.5\,\text{H}, M=0.1 HM=0.1\,\text{H}를 대입하면 k=0.10.35×0.5=0.10.175≈0.10.4183≈0.239k = \dfrac{0.1}{\sqrt{0.35\times0.5}} = \dfrac{0.1}{\sqrt{0.175}} \approx \dfrac{0.1}{0.4183} \approx 0.239.

결합계수는 k=M/√(L₁L₂), 0.1/√(0.35×0.5)=0.1/√0.175≈0.239이다.

자기인덕턴스와 상호인덕턴스와의 관계에서 결합계수 k에 영향을 주지 않는 것은?

  1. 코일의 형상
  2. 코일의 크기
  3. 코일의 재질
  4. 코일의 상대위치
정답과 해설 보기

정답 ③ · 결합계수 k=ML1L2k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}} (단, 0≤k≤10\le k\le1)는 두 코일 사이의 자속 결합 정도를 나타내며, 코일의 형상, 크기, 상대적 위치(거리·각도) 및 자심의 투자율에 의해 결정됩니다. 코일을 감는 도선 자체의 재질(구리, 알루미늄 등)은 저항값에는 영향을 주지만 자속 결합에는 영향을 주지 않으므로 결합계수 kk와 무관합니다.

결합계수 k=M/√(L₁L₂)는 형상·크기·상대위치·자심 투자율이 결정하고 도선 재질은 무관하다.

자주 묻는 물음

결합계수의 정의식과 범위는?
k = M/√(L₁L₂)이고 0에서 1 사이입니다. 1이면 누설자속이 없는 완전결합입니다.
결합계수가 1일 때 성립하는 식은?
L₁L₂ = M²입니다. M이 최대치 √(L₁L₂)에 이른 상태입니다.
직렬 접속 측정으로 k를 구하는 절차는?
M = (L₊−L−)/4, L₁+L₂ = (L₊+L−)/2를 구한 뒤 k = M/√(L₁L₂)를 계산합니다.
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