해설 보기
정답코어는 자속을 집중시키는 역할을 할 뿐 자성의 총량을 실제로 증가시키는 것은 아니므로 적절하지 않은 설명입니다.
핵심 개념
자속밀도의 단위와 코어(자성체)의 역할
자속밀도 B는 단위 면적을 지나는 자속의 양으로, SI 단위는 테슬라[T](=Wb/m²)이고 CGS 단위로는 가우스[G]를 사용합니다(1[T]=10⁴[G]). 전류가 흐르는 도선 주위에는 앙페르의 오른나사 법칙에 따라 동심원 모양의 자속선이 생겨 자기장이 형성됩니다. 코일 내부에 철·페라이트 같은 강자성체 코어를 넣으면 투자율 μ가 커져 같은 전류·같은 권수로도 훨씬 큰 자속밀도를 얻을 수 있는데, 이때 코어의 역할은 자속이 지나갈 통로를 제공해 자속을 코어 쪽으로 모아 주는 것입니다. 즉 코어는 자속을 집중시키는 소자이지, 코일 내부와 그 주위를 통틀어 자성의 총량을 만들어 늘려 주는 소자로 설명하면 곤란합니다. 이 문항은 '가장 적절하지 않은 것'을 고르는 유형입니다.
선지별 해설
①가우스[G]는 CGS 단위계의 자속밀도 단위가 맞습니다. SI 단위인 테슬라[T]와는 1[T]=10⁴[G]의 관계이므로, 자속밀도를 가우스로 나타낸다는 설명 자체는 옳습니다.
②직선 도선에 전류가 흐르면 도선을 중심으로 동심원 형태의 자속선이 생기고 자기장이 형성됩니다. 앙페르의 법칙으로 설명되는 기본 현상이므로 옳은 설명입니다.
③코일 내부에 투자율이 큰 코어를 넣으면 자기저항이 줄어 같은 기자력으로도 자속(자속밀도)이 크게 커집니다. 인덕터·변압기에서 코어를 쓰는 이유가 바로 이것이므로 옳은 설명입니다.
④코어는 자속이 지나갈 통로를 만들어 자속을 코어 안쪽으로 집중시키는 역할을 합니다. 코일 내부와 주위를 합한 '자성의 총량'을 실제로 만들어 늘려 준다는 표현은 코어의 작용을 잘못 설명한 것이라 가장 적절하지 않습니다.
해설 보기
정답전압계는 측정 대상에 병렬로 연결되므로 내부 저항이 높아야 회로에 영향을 주지 않습니다.
핵심 개념
전압계의 이상적 특성 — 높은 내부 저항
전압계는 측정하려는 소자와 병렬로 연결해서 그 양단 전압을 재는 계기입니다. 병렬로 붙는 순간 전압계 자신도 하나의 저항이 되어 전류를 일부 나눠 가지므로, 회로의 동작을 바꿔 버리는 '측정 부하 효과(loading effect)'가 생깁니다. 이 영향을 없애려면 전압계로 흘러 들어가는 전류가 최대한 0에 가까워야 하고, 그러려면 내부 저항이 가능한 한 커야 합니다(이상적인 전압계의 내부 저항은 무한대). 반대로 전류계는 회로에 직렬로 넣기 때문에 전압강하를 만들지 않도록 내부 저항이 가능한 한 작아야 합니다(이상적으로는 0). 전압계=고입력저항, 전류계=저내부저항으로 짝지어 외워 두면 됩니다.