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전기산업기사 솔레노이드 자계 — H=nI·환상 권수 역산·외부 자계 0

솔레노이드가 만드는 자계는 두 공식으로 끝난다. 무한히 긴 솔레노이드 내부는 H = nI(n: 단위 길이당 권수), 환상 솔레노이드 내부는 H = NI/(2πr)다. 문제는 n을 cm⁻¹에서 m⁻¹로 바꿔 곱하는 수치 계산, 환상에서 권수 N을 거꾸로 구하는 것, 그리고 외부 자계가 0이라는 성질 세 가지다.

2026-10-20 기준 · 전기산업기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「솔레노이드에 의한 자계」의 공개 문제 5개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
무한장 내부 H=nI3n의 m 환산 후 곱셈으로 H 산출
환상 권수 역산1H=NI/(2πr)에서 N 산출
외부 자계 성질1무한장 외부 자계 0 판정

가장 자주 묻는 것은 무한장 내부 H=nI입니다.

뜻

무한히 긴 솔레노이드의 내부 자계는 H = nI [AT/m]다. n은 1 [m]당 권수이므로, 1 [cm]마다 50회를 감았다면 n = 50/0.01 = 5000 [회/m]이다. 여기에 흘려 보낸 전류를 곱한다 — 500 [mA](= 0.5 [A])이면 H = 5000×0.5 = 2500 [AT/m], 10 [mA](= 0.01 [A])이면 H = 50 [AT/m]다. 보기에 250, 500처럼 10배 어긋난 값이나 12500처럼 cm 환산을 빠뜨린 값을 섞어 놓는다 — n을 m 환산했는지가 정답을 가른다.

환상(도넛) 솔레노이드는 폐경로를 따라 자계가 돌므로 H = NI/(2πr)이다. 이 식을 뒤집으면 권수를 구한다 — 평균 반지름 10 [cm](= 0.1 [m])인 환상 코일에 5 [A]를 흘려 보냈을 때 내부 자계가 1600 [AT/m]로 측정되었다면 N = H·2πr/I = 1600×2π×0.1/5 ≈ 200 [회]다. 권수를 묻는 문항은 이 역산 꼴로 나온다.

무한장 솔레노이드의 자계는 내부에만 존재하고 외부에서는 0이다. 앙페르의 주회 법칙을 바깥쪽 폐경로에 적용하면 그 경로가 쇄교하는 전류가 0이므로 외부 자계도 0이 된다. 「외부 자계의 세기를 구하라」는 문항은 계산이 아니라 이 성질을 확인하는 즉답이다.

예제

① 무한장 내부: n = 50/0.01 = 5000 [회/m] → H = nI — 0.5 [A]이면 2500 [AT/m], 10 [mA]이면 50 [AT/m]. ② 환상: H = NI/(2πr)를 뒤집어 N = H·2πr/I — 1600×2π×0.1/5 ≈ 200 [회]. ③ 외부: 무한장 솔레노이드 바깥의 자계는 0.

대표 기출 3문항

길이 1[cm]1\text{[cm]}마다 권수가 5050인 무한장 솔레노이드에 500[mA]500\text{[mA]}의 전류를 흘릴 때 내부의 자계는 몇 [AT/m][\text{AT/m}]인가?

  1. 1250
  2. 2500
  3. 12500
  4. 25000
정답과 해설 보기

정답 ② · 무한장 솔레노이드 내부 자계 공식 H=nIH = nI (여기서 nn은 단위 길이당 권수)를 이용한다. 단위 길이당 권수: n=501cm=500.01m=5000 [회/m]n = \dfrac{50}{1\text{cm}} = \dfrac{50}{0.01\text{m}} = 5000\,[\text{회/m}] 전류: I=500mA=0.5AI=500\text{mA}=0.5\text{A} H=nI=5000×0.5=2500 [AT/m]H = nI = 5000\times0.5 = 2500\,[\text{AT/m}] 따라서 정답은 **② 2500**이다.

무한장 솔레노이드 내부 자계는 H=nI(단위 길이당 권수×전류)로 구한다.

평균 반지름 10Cm의 환상 솔레노이드에 5A의 전류가 흐를 때 내부 자계가 1600AT/m 이었다. 권수는 얼마인가?

  1. 180회
  2. 190회
  3. 200회
  4. 210회
정답과 해설 보기

정답 ③ · 환상 솔레노이드 내부 자계는 H=NI2πrH = \dfrac{NI}{2\pi r} 이다. 여기서 r=0.1 mr=0.1\,\text{m}, I=5 AI=5\,\text{A}, H=1600 AT/mH=1600\,\text{AT/m} 이므로 N=H⋅2πrI=1600×2π×0.15≈1005.35≈200 회N = \frac{H \cdot 2\pi r}{I} = \frac{1600 \times 2\pi \times 0.1}{5} \approx \frac{1005.3}{5} \approx 200\,\text{회} 따라서 정답은 200회.

환상솔레노이드 자계 H=NI/2πr이므로 N=H·2πr/I=1600×0.628/5≈200회이다.

1[cm]당 권선수가 50인 무한길이 솔레노이드에 10[mA]의 전류가 흐르고 있을 때 솔레노이드 외부 자계의 세기는 몇 [AT/m] 인가?

  1. 0
  2. 5
  3. 10
  4. 50
정답과 해설 보기

정답 ① · 무한장 솔레노이드의 자계는 내부에만 존재하고 외부에는 존재하지 않습니다(H외부=0H_{외부}=0). 이는 앙페르 법칙을 무한 솔레노이드에 적용할 때, 외부를 지나는 폐경로 내에 쇄교하는 전류가 없기 때문입니다.

무한장 솔레노이드의 자계는 내부(=nI)에만 존재하고 외부는 H=0[AT/m]이다.

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자주 묻는 물음

무한장 솔레노이드 내부 자계 공식은?
H = nI [AT/m]입니다. n은 1 [m]당 권수이므로 1 [cm]당 권수는 0.01로 나눠 m 환산합니다(50회/cm = 5000회/m).
환상 솔레노이드의 권수는 어떻게 구하나요?
H = NI/(2πr)에서 N = H·2πr/I를 씁니다. 반지름은 미터로 바꿔 넣습니다(예: r = 0.1 [m], I = 5 [A], H = 1600 [AT/m]이면 약 200회).
무한장 솔레노이드 외부의 자계는?
0입니다. 바깥 폐경로는 권선 전류를 쇄교하지 않으므로 앙페르의 주회 법칙상 외부 자계가 0이 됩니다.
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