전기산업기사 CBT
종목 메뉴

개념 한 쪽

전기산업기사 자계 — 원형 코일 H=I/2r·B=μ₀H·로렌츠 힘

자계의 세기 H는 전류 모양이 정한다 — 원형 코일 중심은 H = I/(2r), 정사각형 중심은 H = 2√2I/(πa). 자속밀도는 B = μ₀H로 환산한다. 여기에 단위(A/m), 방향(암페어 오른나사 법칙), 전하·도선이 받는 힘이 더해진다.

2026-10-20 기준 · 전기산업기사 대시보드

이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용

가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →

시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「자계」의 공개 문제 8개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
코일 중심 자계·배수2H=I/2r·2√2I/πa 대입과 배수 판정
자계↔자속밀도 환산1B=μ₀H 산출
단위·방향·거리 의존3H 단위 고르기·암페어 법칙·1/r³
전하·도선이 받는 힘2로렌츠 힘·F=BIlsinθ 비례 판정

가장 자주 묻는 것은 단위·방향·거리 의존입니다.

뜻

전류가 만드는 자계의 방향은 암페어의 오른나사 법칙으로 정한다 — 오른손 엄지를 전류 방향으로 두면 감기는 손가락이 자계 방향이다. 자계의 세기 H의 단위는 A/m(AT/m)이고 자기회로 관계로 N/Wb로도 나타낸다. Wb/m은 자속밀도 단위(Wb/m²)를 흉내 낸 것이므로 자계 세기의 단위가 아니다.

원형 코일 중심의 자계는 H = I/(2r)이다. 반지름 1 [m]에 1 [A]가 흐르면 H = 1/2 [AT/m]다. 무한 직선 도체의 H = I/(2πr)와 2π 유무로 갈리므로 공식 혼동이 이 문형의 함정이다. 정사각형 회로 중심은 H = 2√2I/(πa)로 전류에 비례하고 한 변 a에 반비례한다 — 면적을 3배로 키우면 한 변은 √3배가 되고 전류를 2배로 하면 세기는 2/√3 ≈ 1.15, 즉 약 115%가 된다.

자속밀도는 B = μ₀H로 바꾼다(공기·진공). H = 20 [AT/m]이면 B = 4π×10⁻⁷×20 ≈ 2.5×10⁻⁵ [Wb/m²]다. 자기 쌍극자의 중심축 위에서 자계는 거리 r의 세제곱에 반비례한다(H ∝ 1/r³) — 단극(자하)의 1/r², 전류 도체와 구분한다.

자계 속 전하와 도선이 받는 힘은 두 식이다. 운동 전하는 로렌츠 힘 F = q(v×B)로, 외적 크기에 전하를 곱한다 — |q| = 1.2 [C], |v×B| ≈ 33.4이면 F ≈ 40 [N]이다. 평등 자계 속 직선 도선은 F = BIl sinθ로, 전류 I·자속밀도 B·길이 l·사이각의 사인에 모두 비례한다 — 「길이에 반비례」가 틀린 설명로 깔리는 보기다.

예제

① 원형 코일: H = I/(2r) — 1/2 [AT/m]. ② 배수: 비례·반비례 항을 곱한다 — 전류 2배 ÷ 변 길이 √3배 ≈ 115%. ③ 환산: B = 4π×10⁻⁷×20 ≈ 2.5×10⁻⁵ [Wb/m²]. ④ 힘: F = |q||v×B| 또는 F = BIl sinθ — 어느 인수에 비례하는지만 묻는 문항도 같은 식에서 답이 나온다.

대표 기출 3문항

정사각형 회로의 면적을 3배로, 흐르는 전류를 2배로 증가시키면 정사각형의 중심에서의 자계의 세기는 약 몇 %가 되는가?

  1. 47
  2. 115
  3. 150
  4. 225
정답과 해설 보기

정답 ② · 한 변이 aa인 정사각형 중심의 자계 세기는 H=22 IπaH=\dfrac{2\sqrt2\,I}{\pi a}로, 전류에 비례하고 한 변 길이에 반비례한다. 면적이 3배가 되면 한 변은 3\sqrt3배가 되고, 전류는 2배가 되므로 H2H1=I2I1×a1a2=2×13≈1.1547\dfrac{H_2}{H_1}=\dfrac{I_2}{I_1}\times\dfrac{a_1}{a_2}=2\times\dfrac1{\sqrt3}\approx1.1547, 즉 약 **115%**가 된다.

정사각형 중심 자계 H=2√2I/πa는 전류에 비례·한 변에 반비례하며, 면적 3배면 한 변은 √3배다.

공기 중 임의의 점에서 자계의 세기(H)가 20AT/m라면 자속밀도(B)는 약 몇 Wb/m²인가?

  1. 2.5×10⁻⁵
  2. 3.5×10⁻⁵
  3. 4.5×10⁻⁵
  4. 5.5×10⁻⁵
정답과 해설 보기

정답 ① · 공기(진공) 중에서 자속밀도와 자계의 세기 관계는 B=μ0HB = \mu_0 H 이다 (μ0=4π×10−7 H/m\mu_0 = 4\pi\times10^{-7}\,\text{H/m}). H=20 AT/mH=20\,\text{AT/m}를 대입하면 B=4π×10−7×20≈2.51×10−5 Wb/m2B = 4\pi\times10^{-7}\times20 \approx 2.51\times10^{-5}\,\text{Wb/m}^2.

공기 중 자속밀도는 B=μ0H=4π×10⁻⁷×20≈2.5×10⁻⁵ Wb/m²이다.

자계의 세기를 표시하는 단위가 아닌 것은?

  1. A/m
  2. Wb/m
  3. N/Wb
  4. AT/m
정답과 해설 보기

정답 ② · 자계의 세기 HH의 단위는 A/m\text{A/m} 또는 AT/m\text{AT/m}이며, 자기회로에서 기자력과 자기저항 관계로부터 N/Wb\text{N/Wb}로도 표현할 수 있다(H=F/mH=F/m, 힘/자극세기 차원). 반면 Wb/m\text{Wb/m}은 자속밀도 BB의 단위인 Wb/m2\text{Wb/m}^2과 혼동되기 쉬운 잘못된 조합으로, 자계의 세기를 나타내는 단위가 아니다.

자계 세기 H의 단위는 A/m, AT/m, N/Wb이며, Wb/m은 B의 단위(Wb/m²)를 비튼 가짜 단위다.

관련 개념

이전 개념: 자성체 — 강·상·반자성체 분류·감자율·자화의 세기 J와 B · 다음 개념: 자화 — 자화의 세기 J·B=μ₀H+J·감자력·전자 스핀

이 종목의 핵심 개념 전체 보기

전기산업기사 2027 개정 출제기준 — 무엇이 바뀌었나

자주 묻는 물음

원형 코일 중심의 자계 세기 공식은?
H = I/(2r)입니다. 무한 직선 도체의 H = I/(2πr)와 2π의 유무로 구분하세요.
자계의 세기와 자속밀도는 어떻게 환산하나요?
공기·진공에서 B = μ₀H(μ₀ = 4π×10⁻⁷)입니다. H = 20 [AT/m]이면 B ≈ 2.5×10⁻⁵ [Wb/m²]입니다.
자기 쌍극자의 자계는 거리에 어떻게 의존하나요?
중심축에서 H ∝ 1/r³으로 세제곱에 반비례합니다. 단극(자하)의 1/r²과 구분하세요.
이 개념 문제 10개 풀기 회원용

전기산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.