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전기산업기사 자극 — F=mH 역산·회전력 T=mlH sinθ·자극 쿨롱 법칙

자극 파트는 공식 넷으로 정리된다 — 자계가 자극에 미치는 힘 F = mH, 막대자석의 회전력 T = mlH sinθ, 두 점자극 사이의 힘 F = m₁m₂/(4πμ₀r²), 균일 자화된 자성체의 자극 세기 m = JS. 수치를 넣고 빼는 단순 계산이 대부분이라 단위 환산(cm→m, 각도→sinθ)만 조심하면 된다.

2026-10-20 기준 · 전기산업기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

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

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
자극 세기 역산4m=F/H 나눗셈·자릿수
회전력 계산1T=mlH sinθ 산출
자극 쿨롱 법칙16.33×10⁴·m₁m₂/r² 산출
자화·쌍극자 성질2m=J·S 산출·1/r³ 반비례 판정

가장 자주 묻는 것은 자극 세기 역산입니다.

뜻

자계 속에 놓인 자극이 받는 힘은 F = mH다. 자극의 세기 m = F/H로 거꾸로 구하는 문항이 가장 많다 — 500 [AT/m]인 자계에서 4×10³ [N]을 받았다면 m = 4000/500 = 8 [Wb], 같은 자계에서 3×10³ [N]이면 6 [Wb], 1000 [AT/m]에서 3×10² [N]이면 0.3 [Wb]다. 힘을 자계로 나누는 나눗셈 한 번이 전부라, 자릿수 보기(0.03, 3, 30)를 파는 것이 이 문형의 수법이다.

막대자석을 평등자계에 비스듬히 놓으면 회전력을 받는다. T = mlH sinθ(m: 자극의 세기, l: 자석 길이, θ: 자석과 자계가 이루는 각)다. 자극의 세기 8×10⁻⁶ [Wb], 길이 0.3 [m]인 막대자석을 120 [AT/m] 자계와 30°를 이루게 놓으면 T = 8×10⁻⁶×0.3×120×sin30° = 1.44×10⁻⁴ [N·m]다. sinθ를 곱하지 않거나 30°를 sin 값 0.866으로 잘못 잡으면 2.88×10⁻⁴ 보기에 걸린다.

두 점자극 사이의 힘은 자기 쿨롱 법칙 F = m₁m₂/(4πμ₀r²) = 6.33×10⁴·m₁m₂/r² [N]으로 잰다. 공기 중에서 10⁻⁵ [Wb]와 1.2×10⁻⁵ [Wb]의 점자극을 0.02 [m] 떨어뜨려 놓으면 F ≈ 1.9×10⁻² [N]다. 계수 6.33×10⁴(= 1/(4πμ₀))를 쓰면 계산이 짧아진다.

자화와 자극을 잇는 식은 m = J·S다. 축 방향으로 고르게 자화된 원통(단면 반지름 0.1 [m], J = 200 [Wb/m²])의 양 단면 자극 세기는 200×0.01π = 2π [Wb]다. 자기 쌍극자가 만드는 자계의 세기는 거리의 세제곱에 반비례한다(H ∝ 1/r³) — 「자극의 세기에 반비례」「sinθ에 비례」는 오답 보기다.

예제

① 역산: m = F/H — 4×10³/500 = 8 [Wb], 300/1000 = 0.3 [Wb]. ② 회전력: T = mlH sinθ — 8×10⁻⁶×0.3×120×0.5 = 1.44×10⁻⁴ [N·m]. ③ 쿨롱: F = 6.33×10⁴·m₁m₂/r² ≈ 1.9×10⁻² [N]. ④ 자화: m = J·S = 2π [Wb], 쌍극자 자계는 1/r³.

대표 기출 3문항

500[AT/m]의 자계 중에 어떤 자극을 놓았을 때 4×10³[N]의 힘이 작용했다면 이 때 자극의 세기는 몇 [Wb]인가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
정답과 해설 보기

정답 ④ · 자계 중 자극이 받는 힘은 F=mHF=mH (m: 자극의 세기, H: 자계의 세기)이다. m=FH=4×103500=8m=\dfrac{F}{H}=\dfrac{4\times10^3}{500}=8[Wb]이다.

자극이 받는 힘은 F=mH이므로 자극 세기 m=F/H=4×10³/500=8Wb이다.

자극의 세기가 8×10⁻⁶[Wb]이고, 길이가 30[cm]인 막대자석을 120[AT/m] 평등자계 내에 자력선과 30°의 각도로 놓았다면 자석이 받는 회전력은 몇 [Nm]인가?

  1. 1.44×10⁻⁴
  2. 1.44×10⁻⁵
  3. 2.88×10⁻⁴
  4. 2.88×10⁻⁵
정답과 해설 보기

정답 ① · 막대자석이 평등자계에서 받는 회전력(토크)은 T=mlHsin⁡θT=mlH\sin\theta이다 (mm: 자극의 세기, ll: 자석의 길이, HH: 자계 세기, θ\theta: 자석과 자계 사이 각도). T=8×10−6×0.3×120×sin⁡30∘=8×10−6×0.3×120×0.5≈1.44×10−4T=8\times10^{-6}\times0.3\times120\times\sin30^\circ=8\times10^{-6}\times0.3\times120\times0.5\approx1.44\times10^{-4}[N·m]이다.

막대자석 회전력은 T=mlH sinθ=8×10⁻⁶×0.3×120×0.5=1.44×10⁻⁴N·m이다.

10-5Wb와 1.2×10⁻⁵Wb의 점자극을 공기중에서 2cm 거리에 놓았을 때 극간에 작용하는 힘은 약 몇 N인가?

  1. 1.9×10⁻²
  2. 1.9×10⁻³
  3. 3.8×10⁻²
  4. 3.8×10⁻³
정답과 해설 보기

정답 ① · 두 점자극 사이에 작용하는 힘은 쿨롱의 법칙과 유사하게 F=m1m24πμ0r2=6.33×104×m1m2r2F=\dfrac{m_1m_2}{4\pi\mu_0 r^2}=6.33\times10^4\times\dfrac{m_1m_2}{r^2} [N]로 계산한다. m1=10−5m_1=10^{-5}[Wb], m2=1.2×10−5m_2=1.2\times10^{-5}[Wb], r=0.02r=0.02[m]를 대입하면 F≈1.9×10−2F\approx1.9\times10^{-2}[N]이다.

자기 쿨롱 법칙 F=6.33×10⁴·m₁m₂/r²에 대입하면 약 1.9×10⁻²N이다.

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자주 묻는 물음

자계 속 자극이 받는 힘의 식은?
F = mH입니다. 자극의 세기를 구할 때는 m = F/H로 나눕니다(500 [AT/m]에서 4×10³ [N]이면 8 [Wb]).
막대자석이 받는 회전력은 어떻게 구하나요?
T = mlH sinθ입니다. 자석과 자계 사이 각의 사인을 곱하며, 길이는 미터로 바꿉니다(30°이면 0.5를 곱함).
두 점자극 사이의 힘은?
F = m₁m₂/(4πμ₀r²) = 6.33×10⁴·m₁m₂/r² [N]입니다. 두 자극의 세기 곱에 비례하고 거리 제곱에 반비례합니다.
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