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소방설비기사 소방전기일반 · 정전용량과 자기회로

Capacitance & Magnetic Circuit

정전 용량은 두 극판에 전하를 담아 두는 능력으로, C = εA/d 처럼 극판이 넓고 간격이 좁을수록 커진다. 콘덴서를 직렬 · 병렬로 합칠 때는 저항과 반대로 계산하고, 자기 회로는 기자력 NI 와 자기 저항으로 자속을 구한다. 자기 회로의 Φ = NI/R_m 은 전기 회로의 옴의 법칙과 꼴이 같아서 둘을 짝지어 익혀 두면 편해요. 위 그림에서 극판 간격 d 를 줄이면 두 극판이 다가서며 아래의 E 와 C 값이 커지고, 아래 그림에서 코일 감은 수 N 을 늘리면 철심을 도는 자속 화살표가 짙어지고 기자력 값이 올라가요.

콘덴서는 전하를 담는 그릇

5 mm
💡 물통에 견주면
①콘덴서(C)는 물통의 크기에 해당해, 클수록 전하를 많이 담는다
②극판이 넓으면(A↑) 용량이 커진다
③간격이 좁으면(d↓) 용량이 커진다
④슬라이더로 간격을 줄이면 C(pF)가 커지는 것이 그림 아래 숫자에 나타나요

정전 용량과 전계

정전 용량
C = εAd [F]
C = 유전율 × 면적 ÷ 간격
전계 세기
E = Vd [V/m]
전계 = 전압 ÷ 간격: 간격이 좁으면 전계가 세다

직렬 · 병렬 합성

콘덴서 직렬 · 병렬 합성
구분직렬병렬
합성 식1/C = 1/C₁ + 1/C₂C = C₁ + C₂
특징용량이 줄어듦용량이 커짐
물통에 견주면물통을 직렬로 이음(입구가 좁아짐)물통을 나란히 둠(합쳐짐)
⚡ 저항과 거꾸로
①저항은 직렬이면 더하고 병렬이면 역수를 더한다
②콘덴서는 직렬이면 역수를 더하고 병렬이면 더한다
③둘이 거꾸로라 시험에서 자주 헷갈리게 내요

자기 회로: 전기 회로와 같은 꼴

100 회
기자력
F = NI [AT]
기자력 = 감은 수 × 전류
자기 옴의 법칙
Φ = FRm = NIRm
자속 = 기자력 ÷ 자기 저항
💡 전기 회로와 자기 회로의 짝
①전압(V) ↔ 기자력(F = NI)
②전류(I) ↔ 자속(Φ)
③저항(R) ↔ 자기 저항(Rm)
④옴의 법칙 V = IR ↔ 자기 옴의 법칙 F = ΦRm

전자력과 전자 유도

전자력(플레밍 왼손)
F = BIl [N]
전자력 = 자속 밀도 × 전류 × 도체 길이
패러데이 법칙
e = −NdΦdt [V]
유도 기전력 = −(감은 수 × 자속 변화율)

플레밍 법칙

왼손 법칙 · 오른손 법칙
⚡ 렌츠의 법칙
①유도 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생긴다
②식의 마이너스(−) 부호가 렌츠의 법칙을 나타낸다
③자석을 코일에 밀어 넣으면 자석을 밀어내는 방향으로 전류가 흘러요

시험 총정리

정전 용량
C = εAd [F]
유전율 × 면적 ÷ 간격
기자력
F = NI [AT]
감은 수 × 전류
자기 회로
Φ = NIRm
자속 = 기자력 ÷ 자기 저항
전자력
F = BIl [N]
자속 밀도 × 전류 × 길이
패러데이 법칙
e = −NdΦdt [V]
유도 기전력
🎯 시험에서 볼 자리 다섯
①콘덴서 직렬 · 병렬은 저항과 거꾸로 계산한다
②자기 회로는 전기 회로와 짝지어 기억한다
③플레밍 왼손 = 전동기, 오른손 = 발전기
④패러데이 법칙의 (−) 부호 = 렌츠의 법칙
⑤E = V/d 라 간격이 좁으면 전계가 세져 절연 파괴 위험이 커져요

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