개념 한 쪽
감자율(demagnetizing factor)은 자화 때문에 자성체 안에 생기는 반대 방향 자계(감자계)의 비율이고, 값은 재질이 아니라 형상이 정한다. 환상(도넛) 솔레노이드·환상 철심은 0, 무한히 긴 봉은 0에 가깝고, 구는 1/3, 두께 방향으로 자화된 평판은 1에 가깝다. 「0이 되는 것을 고르라」는 문항의 답은 예외 없이 환상이다.
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출제기준 단원 「감자율」의 공개 문제 5개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 0인 형상 고르기 | 4 | 환상 솔레노이드·환상 철심 판정 |
| 구의 값 | 1 | 균일 자화 구의 1/3 산출 |
가장 자주 묻는 것은 0인 형상 고르기입니다.
자성체를 자화하면 끝에 자극이 생기고, 이 자극이 원래 자화를 약화시키는 반대 방향의 자계를 만든다 — 이 감자계의 크기를 나타내는 계수가 감자율이다. 닫힌 자기회로를 이루는 환상 솔레노이드·환상 철심(토로이드)에서는 자극이 생기지 않고 누설자속도 없으므로 감자율이 0이다. 막대 모양은 끝에 반드시 자극이 생겨 감자작용이 나타나며, 가늘고 길수록 감자율이 작아지고 굵고 짧을수록 커진다. 같은 「막대 자성체」라도 굵기·길이 조합으로 보기 넷을 채우는 것이 이 문형의 전형이다.
대표 값 세 개를 채워 둔다. 균일하게 자화된 구는 1/3, 자화 방향이 두께 방향인 평판은 1에 가깝고, 무한히 긴 봉은 0에 가깝다. 「구의 감자율」 보기에는 1/2·2/3·3/4를 섞어 놓으니 1/3을 정확히 외운다.
감자율이 큰 형상(굵고 짧은 막대·두께 방향 평판)은 같은 자계를 걸어도 감자계가 자화를 상쇄해 실제 자속밀도가 작아진다. 평등자계에 얇은 철판을 수직으로 넣었을 때 내부 자계가 H₀/{1+N(μs−1)}로 줄어드는(평판은 N≈1이므로 약 H₀/μs에 가깝다) 것도 이 감자효과의 극단적인 예다.
환상(토로이드) = 0 — 닫힌 자기회로라 자극이 없음. 구 = 1/3. 평판(두께 방향 자화) ≈ 1. 무한 장봉 ≈ 0. 막대는 가늘고 길수록 작다, 굵고 짧을수록 크다. 「0인 것 고르기」의 답은 환상.
감자율(Demagnetization factor)이 “0”인 자성체로 가장 알맞은 것은?
정답 ① · 감자율(demagnetization factor)은 자성체 내부에 형성되는 반대 방향 자계(감자계)의 비율을 나타내며, 자성체의 형상에 따라 달라진다. **환상(도넛형) 솔레노이드**는 자기회로가 폐로(閉路)를 이루어 자극이 생기지 않으므로 감자율이 0이다.
감자율은 끝 자극이 만드는 감자계에서 생기는데, 환상 솔레노이드는 폐자기회로라 자극이 없어 감자율이 0이 된다.
균등하게 자화된 구(球)자성체가 자화될 때의 감자율은?
정답 ② · 균등 자화된 구(球) 자성체의 감자율은 이다. 감자율은 자성체 형상에 따라 달라지며, 환상(고리)철심은 감자율이 0, 무한히 긴 봉은 0에 가깝고, 구는 , 평판형(자화방향이 두께방향)은 1에 가깝다.
균등 자화된 구(球) 자성체의 감자율은 1/3으로, 형상에 따른 고정값이다.
다음 중 감자율이 0 인 것은?
정답 ④ · 감자율(demagnetizing factor)은 자성체의 형상에 따라 자화로 인해 반대 방향으로 발생하는 반자계의 비율을 나타낸다. 환상 솔레노이드(토로이드)는 자기회로가 닫힌 고리 형태여서 자극(N극/S극)이 존재하지 않으므로 반자계가 발생하지 않아 감자율이 0이다.
감자율은 자극의 반자계 비율인데, 환상 솔레노이드는 닫힌 자기회로라 자극이 없어 감자율이 0이다.
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