아낌없이 주는 나무

1. 상호 #인덕턴스

두개의 코일을 가까이 하고 한쪽 코일에 전류가 흐르게 하면 전류가 흐르는 코일에는 자기장이 발생하게 된다.

이 #자기장 은 전류가 흐르지 않는 코일에도 영향을 주어 전류가 흐르지 않는 #코일 은 #자속 발생을 억제하는 방향으로

기전력이 발생하는데 이렇게 한쪽 코일의 자기장이 다른 쪽 코일에 영향을 주어 기전력이 발생하도록 하는 것을

상호인덕턴스라고 한다.

상호 #인덕턴스 에 의해 e2는 다른 코일의 전류에 의해 기전력이 발생하게 된다.

​

2. 인덕터의 #직렬 연결

가. 상호인덕턴스가 존재하지 않을 때

  ▣ 상호 인덕턴스가 존재하지 않는다면 2개의 인덕터는 각각 독립적으로 역할을 한다

  ▣ #인덕터 를 직렬로 연결하면 인덕터는 회로에서 저항과 같이 임피던스 역할을 하게 되므로 직렬회로에서는

      전류는 일정하고 전압이 각 인덕터에 분배된다.

  ▣ 이를 이용하여 두개의 인덕터에 발생하는 합성 인덕턴스를 구할 수 있다.

  ② #차동 결합

    ▣ 아래 그림과 같이 두 코일이 감긴 방향이 같은 경우 L1에 흐르는 전류가 다른 코일 L2에 영향을 주고 L2에 발생한

         기전력은 다시 L1에 영향을 주게 되어 상호 인덕턴스가 작아지게 된다.

3. 인덕터의 #병렬 연결

가. 상호 인덕턴스가 존재하지 않을 때

  ▣ 병렬연결에서는 전압이 같고 전류가 나뉘지게 된다. 전류의 합의 식을 이용하여 합성인덕턴스를 구해 보자.

나. 단위 #체적당 축적되는 에너지 (Wm)

  ▣ 에너지는 일을 할 수 있는 능력을 말하며 포텐셜 에너지 즉, 정전계에서는 #기전력, #정자계 에서는 기자력을 의미하며

       코일이 저장하는 에너지는 자화되어 자속을 발생할 수 있는 잠재적 기자력을 의미하며 전자석의 공극에 미치는 힘을

       말하고 다음과 같다.

  ▣ 코일이 만드는 전자석의 힘, 기자력과 단위 면적당 축적되는 에너지​

다. 전자석의 #흡인력

  ▣ 전자석의 흡인력은 아래 그림에서 환상솔레노이드의 공극에 발생하는 기자력과 같게 된다.

       기자력은 산정식은 앞에서 기술했다.

    ▣ 공극에서 단면적이 A[㎡]인 전자석에 자속밀도 B[Wb/㎡]인 자속이 발생했을 때 철편을 흡인하는 힘(기자력)은

        다음과 같다.​

3. 자기인덕턴스 5[mH]의 코일에 4[A]의 전류를 흘렸을 때 여기에 축적되는 에너지는 얼마인가 ? ②

    ① 0.04 [W]                 ② 0.04[J]                  ③ 0.08[W]                     ④ 0.08[J]

[해설] 코일에 축적되는 에너지 [J]

4. 자계의 세기 H[AT/m], 자속밀도 B [Wb/㎡], 투자율 μ[H/m]인 곳의 자계의 에너지 밀도 [J/㎥]는 ? ④​

5. #비투자율 이 1,000인 철심의 자속밀도가 1[Wb/㎡]일 때, 이 철심에 축적되는 에너지의 #밀도 [J/㎥]는 ? ②

    ① 300                   ② 400                     ③ 500                     ④ 600

[해설] 단위 체적당 축적되는 에너지​

6. 변압기 철심의 단면적 A=5[㎠], 길이 ℓ=50[㎝], 비투자율 μs= 1,000 코일의 감은 횟수 N=200 이라 하고 1[A]의 전류를

    흘렸을 때 자계에 축적되는 에너지는 몇 [J]인가?   [단, #누설자속 은 무시한다) ④​

1. 정전계의 발생

 가. #정전력

  ▣ 전하를 갖은 물질간에는 힘이 작용하게 된다. 정(+)전하와 부(-)전하 사이에 작용하는 힘을 정전력(Electrostatic force)

       이라 하고 같은 전하끼리는 반반력이 작용하고 다른 전하간에는 흡인력이 작용한다.

 나. 정전유도

  ▣ #대전체 A에 대전되지 않은 도체 B를 가까이 하면 A에 가까운 쪽에는 다른 종류의 전하가, 먼 쪽에는 같은 종류의

      전하가 나타나는데 이 현상을 #정전유도 (Electrostatic induction)라고 한다.

2. 콘덴서와 정전용량

 가. 콘덴서 : 전하를 축적하는 장치로, 종류는 종이 콘덴서, 마이카 콘덴서, 전해 콘덴서, 세라믹 콘덴서, 마일러 콘덴서 등

                     이 있다.

나. 정전용량 (Electrostatic capacity)

  ▣ 콘덴서가 전하를 축적할 수 있는 능력을 정전용량(Electrostatic capacity)이라 하며,

       기호는 C, 단위는 [F] (Farad)로 쓴다.

    ⊙ 정전용량은 전하량을 전압으로 나누어 산정한다.​

       여기서, Q : 전하(전기량)[C], C : 정전용량[F], V : 전압[V], A 또는 S : 극판 면적 [㎡],

                     d : 극판간 거리 [m], ε : 유전율 [F/m], εo : 진공의 #유전율 [F/m],  εs : 비유전율 [단위 없음]

​

    위 식에서 콘덴서가 큰 정전용량을 갖기 위해서는

      ① 극판의 면적[A]을 넓게

      ② 극판간의 간격[d]을 좁게

      ③ #비유전율 (εs)이 큰 #절연물 을 사용하면 된다.

​

다. 콘덴서의 접속

  ① 직렬접속 : 전기량, 전하량 (Q)는 일정하고, 전압[V]는 전하량에 반비례하여 분배된다.

    ▣ 콘덴서를 직렬로 연결하면 직렬로 연결된 콘덴서에 흐르는 전류와 시간이 같으므로 축적되는 전체 전하량은

         일정하게 된다. 이 때 콘덴서에 저장되는 전하량은 전압 × 정전용량이 된다. 직렬로 연결된 콘덴서의 전압은

         두 콘덴서에 걸리는 전압의 합과 같다.

         콘덴서의 전압에 전압식을 넣어 합성 정전용량을 구할 수 있다.​

    ▣ 콘덴서를 병렬로 연결하면 각각의 콘덴서에 전하가 축적하게 되므로 병렬 연결된 콘덴서의 수 만큼 축적되는

        전하량이 늘어 나게 된다. 콘덴서에 축적되는 전하량은 Q = CV로 구할 수 있고 각각의 콘덴서에 축적되는 전하량은

        각 콘덴서의 정전용량에 비례하여 축적되게 된다.      ​

2. 용량 0.02[μF]의 콘덴서 2개와 0.01[μF]의 콘덴서 1개를 병렬로 접속하여 24[V]의 전압을 가하였다. 합성정전용량은

    몇 [uF]이며, 0.01[μF]의 콘덴서에 축적되는 전하량은 몇 [C]인가 ? ② 

3. 대전된 전기의 양을 전기량(전하량)이라고 하며, 정(+)전하와 부(-)전하로 나뉜다. 정전하와 부전하의 두 전하 사이에

    작용하는 힘을 무엇이라고 하는가 ? ④

    ① 정전기               ② 정전용량                ③ 전기장                      ④ 정전력

[해설] #정전력 : 두 #전하 사이에 작용하는 힘

​

4. 30[F] 콘덴서 3개를 직렬로 연결하면 합성 정전용량 [F]은 ? ①

    ① 10                       ② 30                     ③ 40                           ④ 90

[해설] 콘덴서의 직렬연결​

5. 1[μF]과 2[μF]인 두 개의 콘덴서가 직렬로 연결된 양단에 150[V]의 전압이 가해졌을 때 1[μF]의 콘덴서에 걸리는

    전압[V]은 ? ③

   ① 30                        ② 50                            ③ 100                          ④ 120

[해설] 콘덴서의 직렬 연결

7. C1=1[μF], C2=2[μF], C3=3[μF]인 3개의 콘덴서를 직렬 연결하여 600[V]의 전압을 가할 때 C1 양변 사이에 걸리는

     #전압 [V]은 ?

    ① 약 55                      ② 약 327                          ③ 약 164                   ④ 약 382

[해설] 콘덴서의 #직렬접속​

8. 전하 Q로 대전된 용량 C의 콘덴서에 용량 Co를 병렬 연결한 경우 Co가 분배받는 전기량은 ? ④​

9. 콘덴서를 그림과 같이 접속했을 때 Cx의 정전용량 [μF]은 ? (단, C1=3[μF], C2=3[μF], C3=3[μF]이고 ab 사이의

    합성정전용량은 C0=5[μF]이다.) ①

10. 2[μA]의 일정 전류가 20초 동안 커패시터에 흘렀다. 커패시터의 두 극판 사이의 전압을 측정하니 40[V]이었다면

      커패시터의 용량은 몇 [μF]인가 ? ①

    ① 1                      ② 2                           ③ 3                          ④ 4

[해설] #정전용량​

11. 정전용량이 같은 콘덴서 2개를 병렬로 접속했을 때의 합성정전용량은 직렬로 접속했을 때의 합성정전용량 보다

      어떻게 되는가 ? ④

   ① 1/2로 된다.                    ② 1/4로 된다.                     ③ 2배로 된다.                     ④ 4배로 된다.

[해설] 용량이 같은 #콘덴서 의 접속

   ① 병렬접속 : 합성정전용량 C0 = nC =2C

   ② 직렬접속 : 합성정전용량 C0 =C/n = C/2

  ① 직렬접속회로에서는 저항에 흐르는 전류는 일정하고 전압은 저항의 크기에 따라 분배된다 : 선로에 흐르는 전류의

      크기는 같다.

② 합성저항

  ▣ 합성저항은 저항의 합 분의 저항의 곱으로 계산한다. 이는 저항 2개를 병렬연결할 때의 저항의 계산법이다.

6. 2개의 저항 R1, R2를 직렬 연결하면 10[Ω], 병렬연결하면 2.4 [Ω] 이 된다. 두 저항값은 각각 몇 [Ω]인가 ? ③

   ① 2와 8       ② 3과 7          ③ 4와 6           ④ 5와 5

[해설]​

7. 저항을 설명한 다음 문항 중 틀린 것은 ? ③

   ① 기호는 R, 단위는 Ω 이다.

   ② 옴의 법칙은 R = V/I 이다.

   ③ R의 역수는 서셉턴스이며, 단위는 Ω-1 이다.

   ④ 전류의 흐름을 방해하는 작용을 저항이라 한다.

[해설] 저항의 역수는 컨덕턴스이다.

​

8. 옴의 법칙에서 전류의 세기는 어느 것에 비례하는가 ? ④

  ① 저항       ② 동선의 길이         ③ 동선의 직경           ④ 전압

[해설] 오음의 법칙 V=IR, I = V/R ∴ 전류는 전압에 비례하고, 저항에 반비례한다.

​

9. 4[Ω], 5[Ω], 8[Ω]의 저항 3개를 병렬로 접속하고 여기에 40[V]의 전압을 가했을 때 전전류는 몇 [A]인가 ? ④

   ① 5              ② 8                ③ 12                  ④ 23

[해설]​