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1[전기기사 필기] 24년 2회차

막대자석 위쪽에 동축 도체 원판을 놓고 회로의 한 끝은 원판의 주변에 접촉시켜 회전하도록 해 놓은 그림과 같은 패러데이 원판 실험을 할 때 검류계에 전류가 흐르지 않는 경우는?

자석을 축 방향으로 전진시킨 후 후퇴시킬 때

자석만을 일정한 방향으로 회전시킬 때

원판만을 일정한 방향으로 회전시킬 때

원판과 자석을 동시에 같은 방향, 같은 속도로 회전시킬 때

해설

패러데이 원판(단극발전기)의 기전력은 도체 원판이 자계를 가로질러 회전할 때  $e=\int_{0}^{a}(v\times B)\cdot dl=\dfrac{1}{2}B\omega a^{2}$  로 발생한다. 그런데 막대자석을 자기 자신의 축 둘레로 돌리면 자계 분포가 축대칭이어서 공간의 자속밀도는 조금도 변하지 않으므로, 원판 속 전하가 받는  $v\times B$  힘도 없고 회로의 쇄교자속 변화도 없다. 따라서 검류계에 전류가 흐르지 않는 경우는 ② 자석만을 일정한 방향으로 회전시킬 때 이다. ① 자석을 축 방향으로 전진·후퇴시키면 쇄교자속이 변해 전류가 흐르고, ③ 원판만 회전시키면 도체가 자속을 끊어 기전력이 생기며, ④ 원판과 자석을 함께 회전시켜도 자석의 회전은 자계에 아무 영향을 주지 않으므로 결국 원판만 회전시킨 것과 같아 전류가 흐른다.

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