자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2004년 1회 10번

Q: 각도가 90도일 때와 0도일 때 힘은 어떻게 되나요?

각도가 90도일 때 $\sin(90^\circ)=1$이므로 최대 힘($F=BIl$)을 받으며, 각도가 0도일 때는 $\sin(0^\circ)=0$이므로 힘을 전혀 받지 않습니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 자계
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

자속밀도가

0.3 W b / m^{2}

인 평등자계내에

5 A

의 전류가 흐르고 있는 길이

2 m

인 직선도체를 자계의 방향에 대하여

60

도의 각도로 놓았을 때 이 도체가 받는 힘은 약 몇

N

인가?

유사 문제 링크

2016-1-q14 2003-1-q18 2011-1-q11 2003-2-q15 2003-2-q19

선택지 분석

1.3

오답 함정 분석

사인(sin) 값 대신 코사인(cos) 값을 적용하여 잘못 계산한 결과입니다.

2.6

정답 상세 해설

자기장 내에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘은

F = B I l sin θ

공식을 사용하여 계산합니다.

•

Step 1: 주어진 값 확인하기. 자속밀도

B = 0.3 Wb/m^{2}

, 전류

I = 5 A

, 도체의 길이

l = 2 m

, 자계와 도체가 이루는 각도

θ = 6 0^{\circ}

입니다.

•

Step 2: 공식에 값 대입하여 계산하기.

F = 0.3 \times 5 \times 2 \times sin (6 0^{\circ})

입니다.

•

Step 3: 최종 결과 도출하기.

F = 3 \times \frac{3}{2} \approx 3 \times 0.866 = 2.598 N

이므로, 약

2.6 N

입니다.

4.7

오답 함정 분석

주어진 수치들을 잘못된 공식에 대입하여 도출된 무의미한 오답입니다.

5.2

오답 함정 분석

각도를 무시하고 단순히

B, I, l

을 곱한 후 잘못된 배수를 적용한 결과입니다.

자주 묻는 질문

도체가 받는 힘의 방향은 어떻게 알 수 있나요?

플레밍의 왼손 법칙을 사용하여 알 수 있습니다. 왼손의 검지를 자계의 방향, 중지를 전류의 방향으로 맞출 때, 엄지손가락이 가리키는 방향이 도체가 받는 힘(전자기력)의 방향입니다.

각도가 90도일 때와 0도일 때 힘은 어떻게 되나요?

각도가 90도일 때

sin (9 0^{\circ}) = 1

이므로 최대 힘(

F = B I l

)을 받으며, 각도가 0도일 때는

sin (0^{\circ}) = 0

이므로 힘을 전혀 받지 않습니다.

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