계기의 종류와 동작 원리 중 틀린 것은?
상세 해설
정답 해설
가동코일형(moving coil) 계기의 올바른 동작 원리: 영구자석이 만드는 균일한 자기장 속에 코일을 배치하고, 코일에 전류가 흐르면 전자력(Lorentz force, )에 의해 코일이 회전합니다. 편향 토크는 전류에 비례하므로 눈금이 균등합니다. 열전쌍의 열기전력을 이용하는 것은 열전형(thermocouple type) 계기의 원리입니다. 계기별 동작원리: 가동철편형 - 자기장 내 철편에 작용하는 흡인력/반발력, 정전형 - 충전된 도체 간 정전력(쿨롱력), 유도형 - 교번자기장과 와전류(eddy current)의 상호작용, 전류력계형 - 고정코일과 가동코일 간 전자력.
계기 동작원리 구분: 가동코일형=영구자석+전자력(DC전용, 균등눈금), 가동철편형=전자석+철편(AC/DC), 정전형=정전기력(전압계 전용), 유도형=와전류(AC전용, 전력량계), 열전형=열전쌍(고주파). '가동코일형=열전쌍'은 대표적 오답 함정입니다.
오답별 해설
1. 가동철편형 - 자기장 내에 있는 철편에 작용하는 힘
가동철편형 계기는 고정코일이 만드는 자기장 속에서 철편이 받는 흡인력 또는 반발력을 이용합니다. 교류와 직류 모두 측정 가능하며, 비균등 눈금 특성을 갖습니다.
2. 정전형 - 충전된 두 물체간에 작용하는 힘
정전형 계기는 충전된 두 전극판 사이의 정전기력(쿨롱 힘, )을 이용합니다. 전압계 전용이며, 소비전력이 극히 적고 고전압 측정에 적합합니다.
3. 유도형 - 자기장과 와전류의 상호작용
유도형 계기는 교번자기장에 의해 알루미늄 원판에 유도되는 와전류와 자기장의 상호작용으로 토크를 발생시킵니다. 교류 전용이며, 전력량계(Wh meter)에 주로 사용됩니다.