기자력과 자기회로의 옴 법칙

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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 6번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2011년 2차 · 2013년 1차 · 2016년 3차 · 2017년 1차 · 2018년 2차 · 2019년 2차

2 쉬운 설명

기자력은 자기회로에서 자속을 흐르게 하는 원동력으로, 전기회로에서 전류를 흐르게 하는 기전력에 대응한다. 코일의 권수 $N$ 과 전류 $I$ 를 곱한 값( $F=NI$ )으로 구하며, 단위는 암페어[A](또는 암페어턴[AT])이다.

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전류 밀도는 전류를 단면적으로 나눈 값(단위 $\mathrm{A/m^{2}}$ )이며 기자력 계산에는 쓰이지 않는다. 기자력은 전류 밀도가 아니라 전류 $I$ 그 자체와 권수 $N$ 의 곱이다.

AT 는 암페어(A)와 권수(Turn, T)의 곱이라는 뜻이라 단위 이름이 그대로 계산식이 된다. 코일을 많이 감을수록, 전류를 많이 흘릴수록 기자력이 커진다. 권수를 구할 때는 $N=\frac{F}{I}$ 로 바꾼다. 5 A 를 흘려 2000 AT 의 기자력을 만들려면 $N=\frac{2000}{5}=400$ 회이고, 300 회 감은 코일에 3 A 가 흐르면 $F=300\times3=900\,\mathrm{AT}$ 이다.

자기회로에도 옴의 법칙과 비슷한 관계가 있다. 전기회로의 $I=\frac{V}{R}$ 에 대응해 자기회로는 $\phi=\frac{F}{R_{m}}$ 이고, 기자력은 자기저항과 자속의 곱 $F=R_{m}\Phi$ 로도 쓴다. 여기서 $\phi$ (파이)와 $\Phi$ 는 같은 자속이고, $R_{m}$ 은 자속이 흐르기 어려운 정도인 자기저항(단위 AT/Wb)이다.

자기회로와 전기회로는 모양이 같은 짝으로 외운다. 자속-전류, 기자력-기전력, 자기저항-전기저항, 투자율-도전율, 자계의 세기-전계의 세기이다. 철(투자율 $\mu$ 가 큼)이 자속을 잘 통하게 하는 것은 구리(도전율 $\sigma$ 가 큼)가 전류를 잘 통하게 하는 것과 같은 역할이다. 유전율 $\varepsilon$ (엡실론)은 물질이 전기장을 받아들이는 정도를 나타내는 정전기 쪽의 양이라 이 짝에 들지 않는다.

자기회로의 키르히호프 법칙은 전기회로의 전압 법칙 $\sum IR=\sum V$ 과 짝을 이룬다. 전류는 자속에, 저항은 자기저항에, 기전력은 기자력 $NI$ 에 대응하므로 $\sum R\phi=\sum NI$ 이다. 닫힌 길을 따라 자기저항과 자속의 곱을 모두 더한 값은 그 길의 기자력(권수 $\times$ 전류)의 합과 같고, 우변에 들어가는 것은 기자력 $NI$ 이다.

3 이 개념이 나온 기출문제

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4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 기자력

F=NI

(전류×권수, 전류밀도 아님) — 전기회로의 기전력에 대응하고, 자기저항×자속과도 같다.

암기팁 자기회로 ↔ 전기회로: 자속 ↔ 전류 · 기자력 ↔ 기전력 · 자기저항 ↔ 전기저항 · 투자율 ↔ 도전율.

함정 주의 「투자율 ↔ 유전율」은 틀린 대응이다. 투자율은 도전율과 짝이고, 유전율은 이 짝에 들어가지 않는다.

기자력은 전류와 권수의 곱 $F=NI$ 이다 — 전류 밀도와 권수의 곱이라는 서술은 틀리다(전류 밀도는 전류를 단면적으로 나눈 값이다).
기자력은 전기회로의 기전력에 대응하고, 단위는 암페어[A](또는 암페어턴[AT])이다.
기자력은 자기저항과 자속의 곱과 같다( $F=R_{m}\Phi$ ). 자기회로의 옴의 법칙은 $\phi=\frac{F}{R_{m}}$ 로 전기회로의 $I=\frac{V}{R}$ 과 같은 꼴이다( $\Phi$ 와 $\phi$ 는 같은 자속이다).

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대응에서 투자율의 짝은 유전율이 아니라 도전율이다. 자속-전류, 기자력-기전력, 자계의 세기-전계의 세기는 맞는 대응이다.
권수는 $N=\frac{F}{I}$ 로 구하고, 기자력은 권수와 전류의 곱이다(300 회, 3 A 이면 900 AT).
자기회로의 키르히호프 법칙은 $\sum R\phi=\sum NI$ — 자기저항과 자속의 곱의 합이 기자력의 합과 같다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2011년 2차 전기자기학 16번 — 기자력 설명 중 옳지 않은 것다음 중 기자력(Magnetomotive Force)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2016년 3차 전기자기학 5번 — 자계와 전류계 대응 중 틀린 것자계와 전류계의 대응으로 틀린 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2019년 2차 전기자기학 13번 — 자기·전기회로 대응 중 틀린 것자기회로와 전기회로의 대응으로 틀린 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 5개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

기자력

권수

N

인 코일에 전류

I

가 흐를 때 기자력은

F=NI

이다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 7문항 중 2문항이 인용

기자력(자기회로의 기전력)

기자력은 F=NI로 정의되며 전기 회로의 기전력에 대응하고, 자기 회로의 옴 법칙에서 F=

R_{m}

Φ 로도 표현된다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 7문항 중 1문항이 인용

자기회로와 전기회로의 대응

자속-전류, 기자력-기전력, 자기저항-전기저항, 투자율-도전율, 자계-전계가 짝이다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 7문항 중 1문항이 인용

자기회로의 옴의 법칙

\phi=\frac{F}{R_{m}}

은

I=\frac{V}{R}

과 같은 꼴이며 자속은 전류, 기자력은 기전력, 투자율은 도전율에 대응한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 7문항 중 1문항이 인용

자기회로의 키르히호프 법칙

닫힌 자기회로에서 자기저항과 자속의 곱의 합은 기자력의 합과 같다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 7문항 중 1문항이 인용

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