자계와 전류 사이의 힘
전기기사 필기 2004년 1회 4번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
전류가 흐르는 도선을 자계안에 놓으면, 이 도선에 힘이 작용한다. 평등자계의 진공 중에 놓여 있는 직선 전류 도선이 받는 힘에 대하여 옳은 것은?
선택지 분석
1
전류의 세기에 반비례한다.
오답 함정 분석
전자기력 공식 F = BIl sinθ에 따라 힘은 전류의 세기 I에 비례합니다.
도선의 길이에 비례한다.
정답 상세 해설
자계 내의 도선이 받는 전자기력의 기본 원리를 파악합니다. 자계 내에 놓인 도선에 전류가 흐르면 플레밍의 왼손 법칙에 의해 전자기력이 발생합니다.
•
전자기력의 크기를 결정하는 공식을 적용합니다. 평등 자계 내에서 직선 도선이 받는 힘의 세기는 F = BIl sinθ [N]로 정의됩니다.
•
공식의 각 요소를 분석하여 비례 관계를 확인합니다. 힘 F는 자속밀도 B, 전류 I, 도선의 길이 l에 각각 비례하므로, 도선의 길이에 비례한다는 설명은 옳습니다.
3
자계의 세기에 반비례한다.
오답 함정 분석
전자기력 공식 F = BIl sinθ에 따라 힘은 자계의 세기(자속밀도) B에 비례합니다.
4
전류와 자계의 방향이 이루는 각의 탄젠트 각에 비례한다.
오답 함정 분석
힘의 크기는 전류와 자계의 방향이 이루는 각의 사인(sin) 값에 비례하며, 탄젠트(tan)와는 관계가 없습니다.
자주 묻는 질문
Q.
전자기력의 방향은 어떻게 알 수 있나요?
플레밍의 왼손 법칙을 사용하여 알 수 있으며, 엄지손가락이 가리키는 방향이 힘의 방향입니다.
Q.
자계와 전류의 방향이 수직일 때 힘은 최대가 되나요?
네, sin 90° = 1이므로 자계와 전류가 수직일 때 도선이 받는 힘의 크기가 최대가 됩니다.
Q.
도선과 자계의 방향이 평행할 때 힘의 크기는 어떻게 되나요?
각도 θ가 0도이므로 sin 0° = 0이 되어 도선이 받는 힘은 0이 됩니다.