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[일반물리학]

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반지름 R = 20.0\ \mathrm{cm}인 큰 원형 코일의 중심에 반지름 r = 1.0\ \mathrm{cm}인 작은 원형 코일이 동일 평면상에 놓여 있습니다. (r \ll R\ \text{가정}) 이 두 코일 쌍의 상호 유도 계수 M은 약 얼마인가요? (단, \mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\ \mathrm{T}\cdot\mathrm{m/A}입니다.)

r \ll R일 때, 큰 코일 (R) 중심에 만드는 자기장 B_0는 거의 균일하다고 가정합니다.

M = \dfrac{\Phi_r}{I_0} 입니다.

1. 큰 코일 (R)이 중심에 만드는 자기장:

\displaystyle B_0 = \dfrac{\mu_0 I_0}{2R}

2. 작은 코일 (r)을 통과하는 선속:

\displaystyle \Phi_r = B_0 A_r = \left(\dfrac{\mu_0 I_0}{2R}\right)(\pi r^2)

3. 상호 유도 계수:

\displaystyle M = \dfrac{\Phi_r}{I_0} = \dfrac{\mu_0 \pi r^2}{2R} = \dfrac{(4\pi \times 10^{-7}\ \mathrm{T}\cdot\mathrm{m/A}) \times \pi \times (0.01\ \mathrm{m})^2}{2 \times 0.20\ \mathrm{m}} \approx 9.87 \times 10^{-10}\ \mathrm{H}

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