기사/공사필기 [전기자기학] 앙페르의 주회적분 법칙

안녕하세요. 답변드립니다.

먼저 이 문제에서 핵심은 앙페르의 주회적분 법칙에서 자계를 결정하는 건 내부에 포함된 전류뿐 이라는 점입니다.

1. 보기 2번 (r＜a) : 내부 도체 안

내부도체는 꽉 찬 원통으로 전류가 단면 전체에 균일하게 분포

보기 3번 (b＜r＜c) : 외부 도체 안

이 빈 원통(환형 도체)로 전류가 b~c 사이에만 분포

외부 도체 내에서는 내부 도체의 전류 I와, 반대 방향으로 흐르는 외부 도체 전류의 일부가 동시에 암페어 경로 안에 포함됩니다.

따라서 내부도체처럼 단순히 r² 비례가 아니라 환형 단면 공식을 써야합니다.

그래서 보기 2번과는 다른 형태의 식을 사용한 것입니다.

공식이 다른 이유 ⇒ 전류 분포 기하가 다르기 때문

2. 보기 4번 (a＜r＜b)

이 영역은 두 도체 사이의 빈 공간입니다.

여기서 외부 도체를 고려하지 않는 이유는 루프 바깥에 있는 전류는 루프 선상의 자계에 영향을 주지 않기 때문입니다.

a＜r＜b 영역에서 앙페르 법칙에 의해 자계는 루프 내부의 전류에 의해서만 결정되므로,

외부에 있는 전류는 무시하고 내부 도체의 I만 고려하여 H=I/2πr로 계산합니다.