2021. 12. 24. 14:27ㆍ카테고리 없음
안녕하세요?
오늘은 전기기사 과목에서 가장 어려워하는 과목인 전기자기학을 정리해보겠습니다.
큰 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
2010 1회
자석 재료로 폐회로를 만들면 강한 전자석이 된다(영구자석x)
렌쯔의 법칙 : 전자유도에 의하여 생기는 전류의 방향은 자속 변화를 방해하는 방향이다
앙페르의 주회적분 법칙 : 폐회로 주위를 따라 자계를 선적분한 값은 폐회로 내의 총 전류와 같다.
자기 인덕턴스의 성질 : 항상 정(+)이다(正)
자기 차폐에 가장 좋은 것 : 강자성체 중에서 비 투자율이 큰 물질
진공 중에 놓인 Q[C]의 전하에서 발산되는 전기력선의 수 : Q/입실론
유전율이 각각 다른 두 유전체가 경계를 이루며 접해 을 때(단, 이 경계면에는 진전하분포가 없다)
경계면에서 전계의 접선성분은 연속이다
경계면에서 전속밀도의 법선성분은 연속이다
경계면에서 전계와 전속밀도는 굴절한다
경계면에서 전계의 접선성분이 같고, 전속밀도의 법선 성분이 같다
(경계면에서 전계와 전속밀도는 불변x)
수직편파 : 대지에 대해서 전계가 수직면에 있는 전자파
수평편파 : 대지에 대하여 전계가 수평면에 있는 전자파
2010 2회
반자성체에 속하는 물질 : Ag
페러데이관의 성질 : 페러데이관의 밀도는 전속밀도와 같다
전전하가 없다면 항상 연속이다
관내의 전속수는 일정
대전도체 표면전하밀도는 도체표면의 모양에 따라 표면전하밀도는 뾰족할수록 커진다.
폐회로에 유도되는 유도기전력 : 자계가 일정한 공간 내에서 폐회로가 운동하여도 유도 기전력이 유도된다.
자계가 비보전적인 경우(단, j는 공간상에 0이 아닌 전류밀도를 의미) : ∇xH=j
*보존성 : ∇xH=0
자화율 x는 상자성체에서 x>0, 강자성체에서 >>0, 반자성체에서 <0
비투자율 u는 반자성체, 역자성체에서 u<1
평등자계내의 내부로 자계와 평행한 방향으로 일정 속도의 전자를 입사 시킬 때 전자의 운동 궤적 : 직선
평등자계내의 내부로 자계와 수직한 방향으로 일정 속도의 전자를 입사 시킬 때 전자의 운동 궤적 : 원
2010 3회
자성체 내에서 임의의 방향으로 배열되었던 자구가 외부 자장의 힘이 일정치 이상이 되면 순간적으로 회전하여 자장의 방향으로 배열되기 때문에 자속 밀도가 증가하는 현상 :
B-H곡선을 자세히 관찰하면 매끈한 곡선이 아니라 B가 계단적으로 증가 또는 감소함을 알 수 있다. 이러한 현상 : 바크하우젠(Bark hausen) 효과
정현파 자속의 주파수를 2배로 높이면 유기 기전력은 2배로 증가한다.
비투자율이 가장 큰 것 : 철, 니켈
두 유전체의 경계면에서 정전계가 만족하는 것 : 두 경계면에서의 전위는 서로 같다
자기회로에 대한 설명
전기회로의 정전용량에 해당되는 것은 없다
기자력과 자속은 변화가 비직선성을 갖고 있다.
누설자속은 전기회로의 누설전류에 비하여 대체로 많다
*자기저항에는 줄손실에 해당하는 열로 발생되는 손실이 없다.
z방향으로 진행하는 평면파 : z성분이 0이고 x, y의 미분계수가 0이다
중심자계의 세기[A/m] : (정삼각형9/2, 정사각형:2루트2, 정육각형:루트3*전류[A]/(pi*한변의길이)
자기 인덕턴스와 상호인덕턴스와의 관계에서 결합계수 k의 값 : 0≤k≤1
일반적인 자기 결합 상태에서의 k : 0<k<1
평등 자계를 얻는 방법 : 단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘린다.
전기 쌍극자의 중점으로부터 거리 r[m]떨어진 P점에서 전계의 세기 : r^3에 반비례
(전체 전계의 세기는 거리의 3승에 반비례)
전기 쌍극자에 의해 발생하는 전위의 크기는 전기 쌍극자 중심으로부터 거리의 제곱에 반비례하고, 자기 쌍극자에 의해 발생하는 자계의 크기는 자기 쌍극자 중심으로부터 거리의 세제곱에 반비례한다.
2011 2회
자성체에서 자기 감자력 : 자화의 세기(J)에 비례하고 감자율(N)에 비례한다.
감자력이 0인 것 : 환상 철심 (1/3=구자성체, 1=굵고 짧은 막대, 0=가늘고 긴 막대)
공기 콘덴서의 극판 사이에 비유전율 5인 유전체를 넣었을 때 동일 전위차에 대한 극판의 전하량은 5배로 증가한다.
N회 감긴 원통 코일의 단면적이 S[m^3]이고 길이가 l[m]일 때, 이 코일의 권수를 반으로 줄이고 인덕턴스는 일정하게 유지하려면 길이를 1/4로 하거나 넓이를 4배로 한다.
점전하 Q[C]에 의한 무한 평면도체의 영상전하 : -Q[C]와 같다.
자기 인덕턴스가 20[nH]인 코일에 0.2[s]동안 전류가 100[A]로 변할 때 코일에 유기되는 기전력[V] : 0.02*100/0.2=10[V]
환상 솔레노이드 내의 철심 내부의 자계의 세기[AT/m]
(단, N은 코일 권선수, R은 환성 철심의 평균 반지름, I는 코일에 흐르는 전류)
: NI/2πR[AT/m]
기자력 : 코일에 전류를 흘렸을 때 전류(전류밀도x)와 코일 권수의 곱과 같다.
2011 3회
변위전류와 관계가 깊은 것 : 유전체
변위전류밀도와 관계있는 것 : 전계의 세기, 유전율, 전속밀도 *자계의 세기(x)
대전도체 내부의 전위 : 도체표면 전위와 동일
쌍극자의 중심을 좌표 원점으로 하여 쌍극자 모멘트 방향을 x축, 이와 직각 방향을 y축으로 할 때 원점에서 같은 거리 r만큼 떨어진 점의 y방향이 전계의 세기가 가장 작은 점은 x축과 90도의 각을 이룰 때
접지된 구도체와 점전하간에 작용하는 힘 : 항상 흡인력
전기력선 : 정전하에서 시작해서 부전하에서 그친다.
전기력선은 그 자신만으로 폐곡선이 되는 일이 없다.
전기력선은 도체 표면과 직교한다
전기력선은 등전위면과 수직이다
전기력선은 도체 내부에 존재할 수 없다.
2012 1회
표피효과 : 도체에 교류가 흐르면 표면에서부터 중심으로 들어갈수록 전류밀도가 작아지는 현상으로, 고주파일수록, 도체의 전도도가 클수록, 투자율이 클수록 심하다!
변위 전류에 의하여 전자파가 발생되었을 때 전자파의 위상 : 변위전류보다 90도 늦다.
강자성체의 세 가지 특성 : 히스테리시스, 고투자율, 포화 특성
*와전류 특성(x)
평등 자계와 직각방향으로 일정한 속도로 발사된 전자의 원운동에 관한 설명 : 전자의 원운동 주기는 전자의 발사 속도와 관계되지 않는다.
동일한 금속 도선의 두 점간에 온도차를 주고, 고온쪽에서 저온쪽으로 전류를 흘리면, 줄열 이외에 도선 속에서 열이 발생하거나 흡수가 일어나는 현상 : 톰슨효과
동자위면 : 자력선과 직교함
자계 중에서 같은 자위의 점으로 이루어진 면
서로 다른 등자위면은 교차하지 않음
*자계 중에 있는 물체의 표면은 항상 등자위면(x)
2012 2회
전속은 매질에 축적되는 에너지가 최소가 되도록 분포된다.
유전체에서 변위 전류를 발생하는 것 : 전속밀도의 시간적 변화
변위 전류는 자계를 발생시킨다.
일반적으로 자구를 가지는 자성체 : 강자성체
맥스웰의 전자방정식 : 자계의 회전은 전류밀도와 같다
전계의 회전은 자속밀도의 시간적 감소비율과 같다
단위체적 당 발산 전속수는 단위 체적 당 공간전화 밀도와 같다
*자계는 발산하며, 자극은 단독으로 존재(x)
전하에서 전속선이 발산됨
고립된 자극은 존재하지 않음
자계의 시간적인 변화에 따라 전계의 회전이 생김
변위전류도 자계를 발생시킴!
맥스웰의 방정식 : 패러데이, 스토크의 법칙, 가우스 정리 * 쿨롱의 법칙은 상관없다
전자파의 전파속도 : 유전율과 투자율의 곱의 제곱근에 반비례한다.
강자성체의 자속밀도 B의 크기와 자화의 세기 J의 크기 사이의 관계 : J는 B보다 약간 작다.
패러데이의 법칙 : 전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례한다.
대전된 도체의 특징 : 도체에 인가된 전하는 도체 표면에만 분포
전계는 도체 표면에 수직인 방향으로 진행
도체 표면에서의 전하밀도는 곡률이 클수록 높다
*가우스 법칙에 의해 내부에는 전하가 존재하지 않음!
2012 3회
정전계에 주어진 전하분포에 의하여 발생되는 전계의 세기를 구하려고 할 때
쿨롱의 법칙, 가우스 법칙, 전위를 이용하여 구하기
*바오-사바르의 법칙으로는 구할 수 없음
무한장 솔레노이드에 전류가 흐를 때 발생되는 자계 : 내부 자계는 평등 자계이다.
물질의 자화 현상 : 전자의 자전
두 개의 전기회로 간의 상호 인덕턴스를 구하는데 사용하는 방법
유도기전력의 크기는 폐회로에 쇄교하는 자속의 시간적인 변화율에 비례하는 정량적인 법칙 : 노이만의 법칙
2013 1회
압전기 현상에서 분극이 응력에 수직한 방향으로 발생하는 현상 : 횡효과
*분극이 응력에 수평한 방향으로 발생 : 종효과
(압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상)
2013 2회
유전체에 대한 경계조건 : 표면전하 밀도란 분극 전하(구속전하x)의 표면밀도를 말한다.
자화의 세기 : 단위체적당 자기모멘트
정전용량©과 내압(V)이 다른 콘덴서를 여러 개 직렬로 연결하고 그 직렬회로 양단에 직류전압을 인가할 때 가장 먼저 절연이 파괴되는 콘덴서 : 최대 충전 전하량이 가장 작은 콘덴서
Ex) 내압 1000V 정전용량 1uF, 내압 750V 정전용량 2uF, 내압 500V 정전용량 5uF인 콘덴서 3개를 직렬로 접속하고 인가전압을 서서히 높이면 최초로 파괴되는 콘덴서 : 1uF
이유 : Q=CV니까 차례대로 곱하면 1000, 1500, 2500[uC]이다. 여기서 가장 작은 것은 1uF에 해당하는 거니까 이게 제일 먼저 파괴된다
2014 1회
와전류손(eddy current loss) : 주파수의 제곱에 비례(P는 (tfB)^2와 비례한다)
2014 2회
자기인덕턴스 L[H]인 코일에 I[A]의 전류를 흘렸을 때 코일에 축적되는 에너지 W[J]와 전류 I[A] 사이의 관계 : W=0.5LI^2 포물선모양!
무한장 솔레노이드의 외부 자계 : 솔레노이드 외부에는 자계가 존재하지 않는다
두 유전체의 경계면 : 경계면에서 정전력은 전계가 경계면에 수직으로 입사할 때 유전율이 큰쪽에서 작은쪽으로 작용한다.
규소강판과 같은 자심재료의 히스테리시스 곡선의 특징 : 히스테리시스 곡선의 면적이 적은 것이 좋다.
2014 3회
단면적 S, 평균 반지름 r, 권선수 N인 환상 솔레노이드에 누설자속이 없는 경우, 자기 인덕턴스 : (uSN^2)/L (L:길이) = 권선수의 제곱 및 단면적에 비례한다.
정전계 : 전계 에너지가 최소로 되는 전하 분포의 전계
와전류에 대한 설명
도체 내부를 통하는 자속이 없으면 와전류가 생기지 않는다
패러데이의 전자유도 법칙에 의해 철심이 교번 자속을 통할 때 줄열 손실이 크다
교류기기는 와전류가 매우 크기 때문에 저감대책으로 얇은 철판(규소강판)을 겹쳐서 사용한다
단위 체적당 와류손의 단위 : W/m^3
와전류손은 히스테리시스손과 함께 철손이다
와전류손을 감소시키기 위하여 성층철심을 사용한다.
*도체 내부를 통하는 자속이 변화하지 않아도 전류의 회전이 발생하여 전류 밀도가 균일하지 않다(x) > 자속이 시간적으로 변해야 발생하는 전류이다.
*와전류는 교번자속의 주파수와 최대자속밀도에 비례한다(x) > 자속밀도의 시간적 변화에 비례
히스테리시스 곡선의 횡축은 자계, 종축은 자속밀도, 기울기는 투자율
유전체 내의 전속밀도를 정하는 원천 : 진전하만이다
2015 1회
[옴*sec]와 같은 단위 : H
2015 2회
도체의 전류밀도 J는 가해진 전기장 E에 비례하며 온도가 증가하면 감소한다(온도가 증가 > 저항이 증가 > 전류밀도 감소)
도체의 전기 전도는 도전율로 나타내는데 이는 도체 내의 자유전하 밀도에 비례하고 자유전하의 이동도에 비례한다.
2015 3회
벡터포텐셜은 거리에 반비례하며 전류의 방향과 같다.
2016 1회
전류가 흐르고 있는 도체와 직각방향으로 자계를 가하게 되면 도체 측면에 정&부의 전하가 생기는 것 :
도체나 반도체에 전류를 흘리고 이것과 직각방향으로 자계를 가하면 이 두 방향과 직각방향으로기전력이 생기는 현상 : 홀(Hall)효과
2016 2회
W1과 W2의 에너지를 갖는 두 콘덴서를 병렬 연결한 경우의 총 에너지 W와의 관계(단, W1은 W2와 같지 않다) : W1+W2>W
직렬 연결 시 합성 정전용량은 두 콘덴서 중 작은 콘덴서의 정전용량보다 작아지게 된다
압전 효과를 이용 : 수정 발진기, 마이크로 폰, 초음파 발생기 *자속계(x)
기계적인 변형력을 가할 때 결정체의 표면에 전위차가 발생되는 현상 : 압전효과
2016 3회
자계와 전류계의 대응
자속 : 전류
기자력 : 기전력
투자율 : 도전율(유전율x)
자계의 세기 : 전계의 세기
쌍극자 모멘트가 M[C*m]인 전기쌍극자에 의한 임의의 점 P에서의 전계의 크기는 전기 쌍극자의 중심에서 축방향과 점 P를 잇는 선분 사이의 각이 0도 일 때 최대(90도 : 최소)
반지름이 a[m]인 원형코일에 전류 I[A]가 흘렀을 때 코일 중심에서의 자계의 세기[AT/m] : I/2a
2017 2회
막대자석 위쪽에 동축 도체 원판을 놓고 회로의 한 끝은 원판의 주변에 접촉시켜 회전하도록 해 놓은 패러데이 원판 실험을 할 때 검류계에 전류가 흐르지 않는 경우 : 원판과 자석을 동시에 같은 방향, 같은 속도로 회전시킬 때
2017 3회
라플라스 방정식은 선형 미분방정식이다.
다이아몬드와 같은 단결정 물체에 전장을 가할 때 유도되는 분극 : 전자 분극
평등자계 내에 전자가 수직으로 입사하였을 때 전자의 운동 : 원운동을 하고 반지름은 전자의 회전속도에 비례
자화의 세기 : Wb/m^2
2018 1회
점전하에 의한 전계는 쿨롱의 법칙을 사용하면 되지만 분포되어 있는 전하에 의한 전계를 구할 때는 가우스의 정리를 이용한다.
초전도체에 부합되는 것(작동온도는 임계온도 이하라고 한다)
: 비자화율=-1, 비투자율=0, 자속밀도=0
2018 2회
히스테리시스 곡선에서 히스테리시스 손실에 해당하는 것 : 히스테리시스 곡선의 면적
전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 쇄교 자속수의 시간에 대한 감소비율에 비례한다는 패러데이의 법칙에 따르고 특히, 유도된 기전력의 방향은 렌츠의 법칙(플레밍의 왼손법칙x)에 따른다.
무한장 솔레노이드에 전류가 흐를 때 발생되는 자장 : 내부 자장은 평등자장이다
2019 1회
서로 다른 두 유전체사이의 경계면에 전하분포가 없다면 경계면 양쪽에서의 전계 및 전속밀도 : 전계의 접선성분이 서로 같고, 전속밀도의 법선성분이 서로 같다.
자기저항 : 투자율에 반비례
평행한 두 도선간의 전자력(두 도선간의 거리는 r[m]) : r에 반비례
상이한 매질의 경계면에서 전자파가 만족해야 할 조건(단, 경계면은 두 개의 무손실 매질 사이)
경계면의 양측에서 전계의 접선성분은 서로 같다
경계면의 양측에서 자계의 접선성분은 서로 같다
경계면의 양측에서 자속밀도의 법선성분은 서로 같다.
경계면의 양측에서 전속밀도의 법선성분은 서로 같다.
*경계면의 양측에서 자속밀도의 접선성분은 서로 같다(x)
2019 3회
금속 중 저항률이 가장 작은 것 : 은