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2020년06월06일 33번

[소방전기회로] 평행한 왕복 전선에 10A의 전류가 흐를 때 전선 사이에 작용하는 전자력[N/m]은? (단, 전선의 간격은 40㎝이다.)

  • ① 5×10-5N/m, 서로 반발하는 힘
  • ② 5×10-5N/m, 서로 흡인하는 힘
  • ③ 7×10-5N/m, 서로 반발하는 힘
  • ④ 7×10-5N/m, 서로 흡인하는 힘
(정답률: 59%)

문제 해설

평행한 왕복 전선 사이에 전류가 흐르면, 전선 주변에 자기장이 생성된다. 이 자기장은 전선과 수직 방향으로 작용하며, 오른쪽 전선에서는 자기장이 아래쪽으로 향하고 왼쪽 전선에서는 자기장이 위쪽으로 향한다. 이 때, 두 전선 사이에 작용하는 전자력은 두 전선에서 생성된 자기장이 상호작용하여 발생한다.

두 전선에서 생성된 자기장은 평행한 전선 사이에서는 서로 반대 방향으로 작용하므로, 두 전선 사이에 작용하는 전자력은 서로 반발하는 힘이다. 전자력의 크기는 다음과 같이 구할 수 있다.

전자력 = μ₀ × (I₁ × I₂)/(2πd)

여기서, μ₀는 자유공간의 유전율, I₁과 I₂는 각각 오른쪽 전선과 왼쪽 전선에서 흐르는 전류의 크기, d는 두 전선 사이의 거리이다.

따라서, 전류가 10A, 전선 간격이 40cm일 때, 전자력은 다음과 같이 계산된다.

전자력 = 4π × 10^-7 × (10 × 10)/(2π × 0.4) = 5 × 10^-5 N/m

따라서, 정답은 "5×10^-5N/m, 서로 반발하는 힘"이다.
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