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1[전자기사 필기] 18년 1회차
한 변의 길이가 10cm인 정사각형 회로에 직류전류 10A가 흐를 때, 정사각형의 중심에서의 자계 세기는 몇 A/m 인가?
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해설

정사각형 중심의 자계 세기는 2002π\dfrac{200\sqrt{2}}{\pi} A/m이다.

길이가 유한한 직선 전류가 수직 거리 r 점에 만드는 자계는 비오-사바르 법칙 dH=I dlsin⁡θ4πR2dH=\dfrac{I\,dl\sin\theta}{4\pi R^2}를 도선 길이를 따라 적분한 결과로 H=I4πr(sin⁡θ1+sin⁡θ2)H=\dfrac{I}{4\pi r}(\sin\theta_1+\sin\theta_2)이다. 중심에서 각 변까지 거리는 r=l2r=\dfrac{l}{2}, 양 끝을 보는 각은 θ1=θ2=45∘\theta_1=\theta_2=45^\circ이고, 네 변의 자계 방향이 같아 네 변 몫을 모두 더한다.

H=4×I4π(l/2)×2sin⁡45∘=22IπlH=4\times\dfrac{I}{4\pi(l/2)}\times2\sin45^\circ=\dfrac{2\sqrt{2}I}{\pi l}
H=22×10π×0.1=2002πH=\dfrac{2\sqrt{2}\times10}{\pi\times0.1}=\dfrac{200\sqrt{2}}{\pi}

한 변 0.1m, 전류 10A를 대입한 값이며, 나머지 보기는 계산값과 다르다.

  • 1002π\dfrac{100\sqrt{2}}{\pi}는 계산값과 다르다.
  • 3002π\dfrac{300\sqrt{2}}{\pi}는 계산값과 다르다.
  • 4002π\dfrac{400\sqrt{2}}{\pi}는 계산값과 다르다.

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