강자성체의 히스테리시스 루프의 면적은?
- 강자성체의 단위 체적당의 필요한 에너지이다.
- 강자성체의 단위 면적당의 필요한 에너지이다.
- 강자성체의 단위 길이당의 필요한 에너지이다.
- 강자성체의 전체 체적의 필요한 에너지이다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 히스테리시스 루프의 면적이 무엇을 의미하는지를 묻는다. 히스테리시스 루프 면적은 자화-자계 곡선에서 한 사이클 동안 소모되는 에너지로, 이는 재료 단위 체적당 소모되는 에너지이다.
개념 한 쪽
전기기사 히스테리시스 곡선 — 루프 면적과 투자율
강자성체에 자기장을 가하면 자속밀도가 자기장 세기에 따라 변한다. 이때 자기장을 되돌려도 자속이 즉시 따라가지 못하고 루프 모양의 곡선을 그린다. 이 곡선이 히스테리시스 곡선이다. 곡선의 모양과 면적은 자성 재료의 성질을 판단하는 기준이 된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「히스테리시스 곡선」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 루프 면적의 의미 | 1 | 루프 면적이 나타내는 손실 에너지의 의미를 가림 |
| 곡선 기울기의 해당 값 | 1 | 곡선 기울기가 자속과 자계의 어느 비율에 해당하는지 가림 |
| 자심 재료의 곡선 특징 | 1 | 규소강판 같은 자심 재료에 알맞은 곡선 특징을 가림 |
뜻
히스테리시스 곡선은 자속과 자기장 세기의 관계를 나타낸 곡선이다. 곡선의 기울기는 자속과 자계의 비율에 해당하며, 이 비율을 투자율이라고 부른다. 같은 자기장을 가해도 자속이 즉시 따라가지 못하고 뒤늦게 변하는 성질이 있어, 자기를 되돌릴 때 곡선이 루프를 그리게 된다.
히스테리시스 루프의 면적은 자성체를 한 사이클 자화할 때 내부에서 생기는 손실 에너지를 재료 단위 부피당으로 알려 준다. 이 손실을 히스테리시스 손실이라고 한다. 루프 면적이 넓으면 손실이 크고, 좁으면 손실이 작다.
자심 재료로 규소강판 같은 재료를 쓰는 이유는 손실을 줄이기 위해서다. 히스테리시스 곡선의 면적이 작으면 자기 에너지 손실이 적다. 보자력은 자성을 되돌리기 위해 필요한 세기라서 작을수록 좋고, 잔류자기는 자기가 남는 크기라서 작을수록 제어하기 쉽다. 그래서 자심 재료는 루프 면적이 작은 것이 유리하다.
예제
규소강판과 같은 자심 재료를 고르는 문제가 나온다. 히스테리시스 곡선의 면적이 클수록 손실이 적다고 하거나, 보자력·잔류자기가 클수록 좋다고 하면 틀리다. 자심 재료는 면적이 작고 보자력·잔류자기가 작은 것이 유리하다.
루프 면적이 나타내는 것을 묻는 문제도 나온다. 면적은 재료 단위 부피당 손실 에너지에 해당한다. 자화 한 사이클 동안 소모되는 에너지가 루프의 내부 면적에 해당한다고 생각하면 쉽다.
대표 기출 3문항
히스테리시스곡선의 기울기는 다음의 어떤 값에 해당 하는가?
- 투자율
- 유전율
- 자화율
- 감자율
정답과 해설 보기
정답 ① · 히스테리시스 곡선의 기울기는 자속밀도 B와 자계 H의 변화 비율, 즉 투자율 μ = dB/dH에 해당한다. 유전율은 전기현상에서의 개념이고 자화율·감자율은 다른 정의를 가지므로 해당하지 않는다.
규소강판과 같은 자심재료의 히스테리시스 곡선의 특징은?
- 히스테리시스 곡선의 면적이 적은 것이 좋다.
- 보자력이 큰 것이 좋다.
- 보자력과 잔류자기가 모두 큰 것이 좋다.
- 히스테리시스 곡선의 면적이 큰 것이 좋다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 자심재료(예: 규소강판)의 히스테리시스 곡선에서 어떤 특성이 바람직한지를 묻는다. 히스테리시스 곡선의 면적은 자화·탈자 과정에서 소모되는 에너지 손실(히스테리시스 손실)에 해당하므로 면적이 작을수록 손실이 적어 유리하다.
자주 묻는 물음
- 히스테리시스 곡선의 면적은 무엇을 나타내나요?
- 재료 단위 부피당 히스테리시스 손실 에너지를 나타낸다. 자성체를 한 사이클 자화할 때 소모되는 에너지에 해당한다.
- 히스테리시스 곡선의 기울기는 어떤 값에 해당하나요?
- 자속과 자계의 비율에 해당하며, 이 비율을 투자율이라고 부른다.
- 자심 재료로 규소강판을 쓸 때 바라는 히스테리시스 곡선의 특징은 무엇인가요?
- 루프 면적이 작아 손실이 적고, 보자력과 잔류자기가 작아 자기를 되돌리기 쉽고 제어하기 편한 것이 좋다.
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