전기기능사 필기 공식 3개로 끝낸다 — 쿨롱·콘덴서·비오사바르 문제까지 완벽 정리

안녕하세요, 전기로전직중입니다! ⚡

오늘은 전기기능사 필기 시험에서 반드시 나오는 핵심 공식 3가지를 정리해봤어요.
저도 CBT 문제 풀면서 이 세 가지가 계속 반복해서 나오더라고요.

공식만 외우면 끝나는 게 아니라, "왜 이렇게 되는지" 를 알아야 응용 문제도 풀 수 있거든요.
비전공자 시점에서 최대한 쉽게 풀어볼게요!

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⚡ 핵심 공식 3가지

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1. 쿨롱의 법칙 (Coulomb's Law)

두 전하 사이에 작용하는 힘의 크기를 구하는 공식이에요.

F = 9 × 10^9 × (Q1 × Q2) / r² [N]

• Q1, Q2: 각각의 전하량 [C]
• r: 두 전하 사이의 거리 [m]
• F: 작용하는 힘 [N]

💡 쉽게 이해하는 포인트

• 전하량이 클수록 → 힘이 세진다 (비례)
• 거리가 멀수록 → 힘이 약해진다 (거리의 제곱에 반비례!)
• 거리가 2배 되면 힘은 1/4배, 거리가 3배 되면 1/9배

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2. 콘덴서 연결 (Capacitance)

저항 연결이랑 반대라고 생각하면 진짜 쉬워요. 이거 시험에 자주 나옵니다!

병렬 연결 (저항의 직렬처럼 그냥 더하기)

C = C1 + C2 + C3 ...

직렬 연결 (저항의 병렬처럼 역수 합)

1/C = 1/C1 + 1/C2 ... 두 개일 땐: C = (C1 × C2) / (C1 + C2)

💡 헷갈리는 분들을 위한 꿀팁

연결 방식저항(R)콘덴서(C)

직렬	더한다	역수 합
병렬	역수 합	더한다

딱 반대예요! 이것만 기억하면 됩니다.

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3. 비오-사바르의 법칙 (Biot-Savart Law)

전류가 흐르는 원형 코일 중심에서의 자기장 세기를 구하는 공식이에요. 이게 시험에 제일 자주 나오는 형태입니다.

H = NI / 2r [AT/m]

• N: 코일 권수 (감은 횟수)
• I: 전류 [A]
• r: 코일 반지름 [m]
• H: 자기장의 세기 [AT/m]

💡 쉽게 이해하는 포인트

• 전류(I)가 클수록 → 자기장 세짐 (비례)
• 반지름(r)이 클수록 → 자기장 약해짐 (반비례)
• 권수(N)가 많을수록 → 자기장 세짐 (비례)

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📝 공식 계산 문제 풀이 (총 6문제)

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[쿨롱의 법칙]

문제 1. 진공 중에 2×10⁻⁶[C]과 3×10⁻⁶[C]의 두 전하가 2[m] 거리에 있을 때 작용하는 힘은?

풀이: F = 9×10⁹ × (2×10⁻⁶ × 3×10⁻⁶) / 2² = 9×10⁹ × 6×10⁻¹² / 4 = 0.0135 [N]

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문제 2. 두 전하 사이의 거리를 3배로 늘리면 작용하는 힘은 처음에 비해 어떻게 변하는가?

풀이: 힘은 거리의 제곱에 반비례 → 1/3² = 1/9배로 줄어든다

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[콘덴서 연결]

문제 3. 10[μF]와 20[μF]의 콘덴서를 병렬 연결했을 때 합성 정전용량은?

풀이: 병렬은 그냥 더하기 → 10 + 20 = 30[μF]

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문제 4. 2[μF]와 3[μF]의 콘덴서를 직렬 연결했을 때 합성 정전용량은?

풀이: C = (2 × 3) / (2 + 3) = 6/5 = 1.2[μF]

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[비오-사바르의 법칙]

문제 5. 반지름 10[cm], 권수 10회인 원형 코일에 2[A]의 전류가 흐를 때 중심의 자기장 세기는?

풀이: 10[cm] = 0.1[m] H = (10 × 2) / (2 × 0.1) = 20 / 0.2 = 100[AT/m]

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문제 6. 원형 코일 중심의 자기장 세기를 2배로 만들려면 전류를 어떻게 해야 하는가?

풀이: H는 전류(I)에 비례 → 전류를 2배로 높이면 된다

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📚 일반 이론 문제 (5문제)

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문제 1. 전기력선의 성질로 틀린 것은?

• ① 전기력선은 양(+)전하에서 시작하여 음(-)전하에서 끝난다
• ② 전기력선은 서로 교차하지 않는다
• ③ 전기력선은 등전위면과 평행하다
• ④ 도체 내부에는 전기력선이 존재하지 않는다

✅ 정답: ③ 전기력선은 등전위면과 수직으로 교차합니다. 평행이 아니에요!

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문제 2. 비유전율이 큰 유전체를 콘덴서 극판 사이에 삽입하면 정전용량은?

✅ 정답: 커진다 정전용량 C는 유전율에 비례하기 때문이에요.

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문제 3. 자기력선 속의 밀도를 나타내는 단위는?

✅ 정답: Wb/m² 또는 T(테슬라) 자속밀도(B)의 단위입니다.

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문제 4. 강자성체에 해당하지 않는 금속은?

• ① 철(Fe) ② 니켈(Ni) ③ 코발트(Co) ④ 구리(Cu)

✅ 정답: ④ 구리(Cu) 구리는 반자성체입니다. 강자성체는 철·니켈·코발트 이 세 가지만 기억하면 돼요!

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문제 5. 렌츠의 법칙(Lenz's Law)은 무엇을 결정하는가?

✅ 정답: 유도 기전력의 방향 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 유도 기전력이 발생한다는 법칙이에요.

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마무리하며

오늘 정리한 공식 3개, 문제 11개가 전기기능사 필기에서 반복 출제되는 핵심 유형이에요.
특히 쿨롱의 법칙에서 "거리 변화 → 힘 변화" 문제, 콘덴서 직렬·병렬 헷갈리는 부분은 진짜 자주 나오니까 꼭 잡고 가세요!

저도 CBT 돌리면서 계속 틀렸던 유형들인데, 이렇게 정리해두니까 훨씬 머릿속에 잘 들어오더라고요.
같이 합격해봅시다 💪

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공식 관련해서 더 궁금한 거 있으시면 댓글로 남겨주세요! 저도 공부하면서 추가로 정리할게요.😊
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