전자기학
자기회로
기자력
2018.3 기출
환상철심(단면적 \(S=10\,\text{cm}^2\), 평균 자로길이 \(\ell=20\pi\,\text{cm}\), 비투자율 \(\mu_s=1000\))에 \(N_1=N_2=1000\)회인 두 코일을 감았을 때 상호인덕턴스 \(M\)[H]은? (누설자속 없음)
- ① 0.1
- ② 1
- ③ 2 정답
- ④ 20
📖 해설
자기저항(릴럭턴스)부터 구한다
\[ R_m=\frac{\ell}{\mu_0\mu_s S} \]
단위 환산: \(\ell=20\pi\times10^{-2}=0.2\pi\,\text{m}\), \(S=10\times10^{-4}=10^{-3}\,\text{m}^2\)
\[ R_m=\frac{0.2\pi}{(4\pi\times10^{-7})(1000)(10^{-3})}=\frac{0.2\pi}{4\pi\times10^{-7}}=5\times10^{5}\ [\text{AT/Wb}] \]
상호인덕턴스 (누설 없으면 두 코일이 같은 자기저항을 공유)
\[ M=\frac{N_1 N_2}{R_m}=\frac{1000\times1000}{5\times10^{5}}=\frac{10^{6}}{5\times10^{5}}=2\ [\text{H}] \]
참고
· 각 코일의 자기인덕턴스도 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}=2\,\text{H}\)로 같고(\(N_1=N_2\)), 결합계수 \(k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}}=1\)(완전결합).
· \(20\pi\,\text{cm}\)로 준 것은 \(\pi\)가 약분되어 계산이 깔끔해지도록 한 것입니다.
\[ R_m=\frac{\ell}{\mu_0\mu_s S} \]
단위 환산: \(\ell=20\pi\times10^{-2}=0.2\pi\,\text{m}\), \(S=10\times10^{-4}=10^{-3}\,\text{m}^2\)
\[ R_m=\frac{0.2\pi}{(4\pi\times10^{-7})(1000)(10^{-3})}=\frac{0.2\pi}{4\pi\times10^{-7}}=5\times10^{5}\ [\text{AT/Wb}] \]
상호인덕턴스 (누설 없으면 두 코일이 같은 자기저항을 공유)
\[ M=\frac{N_1 N_2}{R_m}=\frac{1000\times1000}{5\times10^{5}}=\frac{10^{6}}{5\times10^{5}}=2\ [\text{H}] \]
참고
· 각 코일의 자기인덕턴스도 \(L=\dfrac{N^2}{R_m}=2\,\text{H}\)로 같고(\(N_1=N_2\)), 결합계수 \(k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}}=1\)(완전결합).
· \(20\pi\,\text{cm}\)로 준 것은 \(\pi\)가 약분되어 계산이 깔끔해지도록 한 것입니다.