전자기학›6장 자성체와 자기회로

자기회로

Magnetic Circuit

자속도 회로를 돈다
🔌 자기회로의 발상
①전기회로: 전압 → 저항 → 전류가 흐름
②자기회로: 기자력(NI) → 자기저항(Rm) → 자속(Φ)이 흐름
③전기회로의 옴 법칙을 그대로 적용할 수 있습니다!
자기회로 ↔ 전기회로 대응

전기회로↔자기회로 대응 — V↔F, R↔Rm, I↔Φ

🔑 핵심 대응
①기전력 V ↔ 기자력 F = NI [AT] (Ampere·Turns)
②전류 I ↔ 자속 Φ [Wb]
③저항 R = ρℓ/A ↔ 자기저항 Rm = ℓ/(μA) [AT/Wb]
자기회로의 옴 법칙
자기회로의 옴 법칙
F = NI = Φ · Rm [AT]
기자력 = 자속 × 자기저항 — V = IR과 동일 구조
자기저항
Rm = ℓ / (μA) [AT/Wb]
ℓ: 자로 길이, μ: 투자율, A: 단면적 — R = ρℓ/A와 대응
퍼미언스 (자기 컨덕턴스)
P = 1/Rm = μA/ℓ [Wb/AT]
자기저항의 역수 — 전기 컨덕턴스 G = 1/R과 대응
자기회로 실시간 계산
200 turns
2 A
2000
2 mm

자기회로 계산 — 기자력 F=NI, 자속 Φ=F/Rm

💡 핵심 통찰
①에어갭이 조금만 있어도 Rm(갭) >> Rm(철심)!
②μᵣ = 2000 철심에 1mm 갭이면, 갭의 Rm이 전체의 대부분 차지
③에어갭을 최소화해야 자속(Φ)을 효율적으로 유지 → 변압기 설계의 핵심
시험 핵심 정리
자기 옴의 법칙
F = NI = ΦRm
V = IR 대응
자기저항
Rm = ℓ/(μA)
[AT/Wb]
🎯 시험 포인트
①F = NI = ΦRm → Φ = NI/Rm — 전기회로 V = IR과 동일 구조
②Rm = ℓ/(μA) — μ가 크면 Rm 작음 → 자속이 잘 흐름
③직렬: Rm_total = Rm₁ + Rm₂ + ... / 병렬: 1/Rm = 1/Rm₁ + 1/Rm₂
④에어갭 Rm = ℓg/(μ₀A) — μᵣ = 1이므로 갭의 Rm이 지배적
⑤키르히호프 대응: ΣF = ΣΦRm (전압법칙), ΣΦ = 0 (전류법칙)
📝 대표 기출문제
①[자기저항] 길이 50cm, 단면적 10cm², μᵣ=2000 → Rm=l/(μ₀μᵣA) 계산
②[옴법칙] N=500, I=2A → F=NI=1000AT, Φ=F/Rm
③[에어갭] 철심 자기저항 + 공극 자기저항 직렬 → 공극이 대부분의 기자력 소비