CBT 소방설비기사 기출 - 소방전기일반 - 정전계

 

소방설비기사 전기분야 · 소방전기일반

정전계 기출문제 총정리

전계 · 정전력 · 전기력선 · 콘덴서 문제를
기출문제 → 출제년도 → 정답 확인 순서로 유형별 정리했습니다.

📌 공부 방법

문제를 먼저 풀어본 뒤 「✅ 정답 보기」를 클릭하세요. 정답을 처음부터 노출하지 않아 반복 암기에 적합합니다.

🔎 기준·법규 팩트체크

정전계는 소방시설의 설치거리·설치높이처럼 NFPC·NFTC에서 수치를 정하는 영역이 아니라 소방전기일반의 전기이론 영역입니다. 따라서 쿨롱의 법칙, 전계의 세기, Q=CV 등의 공식은 전기이론을 기준으로 검토하며, 과년도 기출문제의 조건과 정답은 첨부자료를 우선 기준으로 합니다.

01. 점전하에 의한 전계의 세기

계산·반복출제 ★★★★☆

기출문제

진공 중에서 원점에 10 μC의 전하가 있을 때 점 (1, 2, 2)m에서의 전계의 세기는 약 몇 V/m인가?

① 0.1 V/m
② 1 V/m
③ 10 V/m
④ 100 V/m

📅 출제년도
2022년 4월 · 2020년 8월 · 2017년 9월 · 2016년 5월 등 유사문제 반복

✅ 정답 보기

정답 : ③ 10 V/m

💡 암기 : 전계 = Q / 4πεr²

점 (1,2,2)m까지의 거리는 r = √(1²+2²+2²) = 3m이다.

E = Q / (4πε₀r²)
≒ 10 V/m

핵심 : 점전하의 전계는 거리의 제곱에 반비례한다.

02. 두 점전하 사이의 정전력

계산형 ★★★★☆

기출문제

공기 중에 10 μC과 20 μC인 두 점전하를 1m 간격으로 놓았을 때 발생되는 정전기력은 몇 N인가?

① 1.2 N
② 1.8 N
③ 2.4 N
④ 3.0 N

📅 출제년도
2020년 9월 · 2019년 3월 · 2013년 6월 · 2012년 9월

✅ 정답 보기

정답 : ② 약 1.8 N

💡 암기 : 쿨롱 = 전하 곱 / 거리²

F = Q₁Q₂ / (4πε₀r²)

공기 중에서는 약식으로
F ≒ 9×10⁹ × Q₁Q₂ / r²

따라서
F ≒ 9×10⁹ × (10×10⁻⁶)(20×10⁻⁶) / 1²
≒ 1.8 N

03. 전기력선의 총수

공식형 ★★★☆☆

기출문제

Q[C]의 전하에서 나오는 전기력선의 총수는?
(단, ε은 유전율이다.)

📅 출제년도
2002년 5월

✅ 정답 보기

정답 : Q / ε

💡 암기 : 전기력선 = Q ÷ ε

04. 무한 평면의 면전하밀도와 전계

개념·계산형 ★★★☆☆

기출문제

자유공간에서 무한히 넓은 평면에 면전하밀도 σ [C/m²]가 균일하게 분포되어 있는 경우 전계의 세기 E는?

📅 출제년도
2021년 9월 · 2020년 9월 유사유형

✅ 정답 보기

정답 : E = σ / (2ε₀)

💡 암기 : 무한평면 = σ / 2ε

무한 평면전하의 전계는 가우스 법칙을 이용하며, 평면 양쪽으로 전계가 형성되므로 E = σ/(2ε₀)가 된다.

05. 콘덴서 병렬접속 · 합성 정전용량

계산형 ★★★★★

기출문제

용량 0.02 μF 콘덴서 2개와 0.01 μF 콘덴서 1개를 병렬로 접속하여 24V의 전압을 가하였다. 합성용량과 0.01 μF 콘덴서에 축적되는 전하량은?

① 0.05 μF, 0.12×10⁻⁶ C
② 0.05 μF, 0.24×10⁻⁶ C
③ 0.03 μF, 0.12×10⁻⁶ C
④ 0.03 μF, 0.24×10⁻⁶ C

📅 출제년도
2018년 3월 문제에 과년도 2015년 3월 동일유형 표시

✅ 정답 보기

정답 : ② 0.05 μF, 0.24×10⁻⁶ C

💡 암기 : 병렬 C는 더하고 · Q=CV

① 합성용량
C = C₁+C₂+C₃
= 0.02+0.02+0.01
= 0.05 μF

② 0.01 μF 콘덴서의 전하량
Q = CV
= 0.01×10⁻⁶ × 24
= 0.24×10⁻⁶ C

06. 콘덴서 직렬접속 · 내압

계산·판단형 ★★★★★

기출문제

내압이 각각 1.0 kV이고 정전용량이 각각 0.01 μF · 0.02 μF · 0.04 μF인 세 커패시터를 직렬로 연결하였을 때 전체 내압은 몇 V인가?

① 1500 V
② 1750 V
③ 2000 V
④ 2200 V

📅 출제년도
2021년 5월

✅ 정답 보기

정답 : ② 1750 V

💡 암기 : 직렬 Q 동일 → V는 C에 반비례

직렬 콘덴서는 각 콘덴서의 전하량 Q가 동일하다.
Q=CV이므로 V=Q/C.

따라서 정전용량이 가장 작은 0.01 μF 콘덴서에 가장 큰 전압이 걸려 가장 먼저 내압 한계에 도달한다.

0.01 μF에 1000V가 걸릴 때
0.02 μF → 500V
0.04 μF → 250V

전체 내압 = 1000 + 500 + 250
= 1750 V

07. 정전형 계기의 동작원리

개념형 ★★★☆☆

기출 핵심개념

정전형 계기는 어떤 힘을 이용하여 동작하는가?

📅 출제년도
2021년 9월 기출 해설에서 지시계기 동작원리로 확인

✅ 정답 보기

정답 : 정전력

💡 암기 : 정전형 = 정전력

📘 정전계 핵심 공식

① 쿨롱의 법칙
F = Q₁Q₂ / (4πεr²)

② 점전하의 전계
E = Q / (4πεr²)

③ 전기력선 총수
N = Q / ε

④ 무한평면의 전계
E = σ / (2ε)

⑤ 전하량
Q = CV

⑥ 콘덴서 병렬
C = C₁+C₂+C₃+···

⑦ 콘덴서 직렬
1/C = 1/C₁+1/C₂+1/C₃+···

🔥 시험 직전 10초 암기

전계 · 정전력 → 거리²
→ E, F 모두 거리의 제곱에 반비례
전기력선 = Q / ε
→ 전하량 ÷ 유전율
평면 = σ / 2ε
→ 무한 평면전하의 전계
병렬 C = 더하기
→ C₁+C₂+C₃
Q = CV
→ 전하량 = 정전용량 × 전압
직렬 Q 동일
→ 작은 C에 큰 V
작은 C 먼저 위험
→ 직렬 커패시터 내압 문제 핵심