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반지름이 a[m]인 원형 도선 2개의 루프가 z축 상에 그림과 같이 놓… | [전기기사 필기] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 21년 1회차
반지름이 a[m]인 원형 도선 2개의 루프가 z축 상에 그림과 같이 놓인 경우 I[A]의 전류가 흐를 때 원형전류 중심축상의 자계 H[A/m]는? (단, az, aø는 단위벡터이다.)
문제 이미지
1
H=a2I(a2+z2)3/2aϕH=\dfrac{a^2I}{(a^2+z^2)^{3/2}}a_\phi
2
H=a2I(a2+z2)3/2azH = \dfrac{a^2I}{(a^2+z^2)^{3/2}}a_z
3
H=a2I2(a2+z2)3/2aϕH=\dfrac{a^2I}{2(a^2+z^2)^{3/2}}a_\phi
4
H=a2I2(a2+z2)3/2azH=\dfrac{a^2I}{2(a^2+z^2)^{3/2}}a_z
해설

그림에서 반지름 aa인 두 루프가 각각 zzz-z 위치에 놓여 있고, 두 루프의 전류 II는 같은 aϕa_\phi 방향으로 흐르며 자계를 구하는 점은 두 루프 사이 원점이다.
원형 코일 중심축에서 축방향으로 zz 떨어진 점의 자계는 H=a2I2(a2+z2)3/2H = \dfrac{a^2 I}{2(a^2+z^2)^{3/2}}이고, 방향은 오른나사 법칙으로 aza_z이다.
두 루프가 원점에서 만드는 자계는 크기가 같고 방향도 모두 aza_z이므로 그대로 더해진다.
H=2×a2I2(a2+z2)3/2=a2I(a2+z2)3/2azH = 2 \times \dfrac{a^2 I}{2(a^2+z^2)^{3/2}} = \dfrac{a^2 I}{(a^2+z^2)^{3/2}} a_z

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