막대자석의 회전력을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, 막대자석의 자기모멘트 $M [wb \cdot m]$와 균등자계 $H [A/m]$와의 이루는 각 $\theta$는 $0^\circ < \theta < 90^\circ$ 라 한다.)

$\mu_o H \times M [N \cdot m/rad]$

$M \times \mu_o H [N \cdot m/rad]$

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자기쌍극자

전기기사 필기 2003년 2회 19번

Q: 회전력의 크기는 어떤 경우에 최대가 되나요?

자기모멘트와 자계가 이루는 각도 $\theta$가 $90^\circ$일 때, $\sin 90^\circ = 1$이 되어 회전력의 크기가 최대가 됩니다.

Q: 자기모멘트 $M$은 어떻게 정의되나요?

자극의 세기 $m [Wb]$와 자석의 길이 $l [m]$의 곱인 $M = ml$로 정의됩니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 자계
인지 유형	memory
난이도	Level 2

Q문제

막대자석의 회전력을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, 막대자석의 자기모멘트

M [w b \cdot m]

와 균등자계

H [A / m]

와의 이루는 각

θ

는

0^{\circ} < θ < 9 0^{\circ}

라 한다.)

유사 문제 링크

2011-1-q3 2006-1-q1 2011-1-q7 2012-1-q12 2016-1-q5

선택지 분석

M \times H [N \cdot m / r a d]

정답 상세 해설

막대자석이 균일한 자계 내에 놓여 있을 때 발생하는 회전력(토크)의 정의를 확인합니다.

•

Step 1: 회전력

T

는 자기모멘트

M

과 자계의 세기

H

의 벡터곱(Cross Product)으로 정의됩니다.

•

Step 2: 따라서 회전력의 벡터 표현식은

T = M \times H

가 됩니다.

•

Step 3: 회전력의 크기는

T = M H sin θ [N \cdot m]

로 계산되며, 문제에서 제시된 벡터곱 형태인

M \times H

가 정답입니다.

H \times M [N \cdot m / r a d]

오답 함정 분석

벡터곱은 교환법칙이 성립하지 않으며,

H \times M

은 물리적으로 정의된 회전력의 방향과 반대 방향을 나타냅니다.

μ_{o} H \times M [N \cdot m / r a d]

오답 함정 분석

자계의 세기

H

를 사용할 때는 투자율

μ_{0}

를 곱하지 않으며, 자속밀도

B

를 사용할 때

M \times B

와 같이 표현될 수 있습니다.

M \times μ_{o} H [N \cdot m / r a d]

오답 함정 분석

자기모멘트

M

과 자계

H

의 관계식에서 투자율

μ_{0}

를 추가로 곱하는 것은 잘못된 수식 표현입니다.

자주 묻는 질문

회전력의 크기는 어떤 경우에 최대가 되나요?

자기모멘트와 자계가 이루는 각도

θ

가

9 0^{\circ}

일 때,

sin 9 0^{\circ} = 1

이 되어 회전력의 크기가 최대가 됩니다.

자기모멘트

M

은 어떻게 정의되나요?

자극의 세기

m [W b]

와 자석의 길이

l [m]

의 곱인

M = m l

로 정의됩니다.

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