자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2008년 2회 4번

Q: 막대자석이 평등 자계 내에서 받는 회전력 공식은 무엇인가요?

막대자석이 받는 회전력(토크)은 $T = m \cdot l \cdot H \cdot \sin\theta$ 입니다. 여기서 $m$은 자극의 세기, $l$은 자석의 길이, $H$는 자계의 세기, $\theta$는 자석과 자계가 이루는 각도입니다.

Q: 계산할 때 주의해야 할 단위 변환이 있나요?

자석의 길이가 $[cm]$ 단위로 주어졌을 경우, 반드시 국제 표준 단위인 $[m]$로 변환하여 계산해야 올바른 $[N \cdot m]$ 단위의 회전력을 얻을 수 있습니다.

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

Q문제

자극의 세기가

8 \times 1 0^{- 6} W b

, 길이가

3 [c m]

인 막대자석을

120 [A T / m]

의 평등 자계 내에 자력선과

3 0^{\circ}

의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇

[N \cdot m]

인가?

유사 문제 링크

2008-2-q3 2016-3-q1 2011-2-q19 2018-2-q5 2011-3-q6

선택지 분석

1.44 \times 1 0^{- 4} [N \cdot m]

오답 함정 분석

길이

3 [c m]

를

0.03 [m]

가 아닌

0.3 [m]

로 잘못 변환하여 계산한 오답입니다.

1.44 \times 1 0^{- 5} [N \cdot m]

정답 상세 해설

평등 자계 내에서 막대자석(자기쌍극자)이 받는 회전력(토크)은

T = m \cdot l \cdot H \cdot sin θ

공식을 사용하여 계산합니다.

•

Step 1: 주어진 물리량을 확인하고 표준 단위로 변환합니다. 자극의 세기

m = 8 \times 1 0^{- 6} [W b]

, 자석의 길이

l = 3 [c m] = 0.03 [m]

, 자계의 세기

H = 120 [A T / m]

, 각도

θ = 3 0^{\circ}

입니다.

•

Step 2: 회전력 공식에 값을 대입합니다.

T = (8 \times 1 0^{- 6}) \times 0.03 \times 120 \times sin (3 0^{\circ})

입니다.

•

Step 3: 수식을 계산합니다.

sin (3 0^{\circ}) = 0.5

이므로,

T = 2.4 \times 1 0^{- 7} \times 120 \times 0.5 = 1.44 \times 1 0^{- 5} [N \cdot m]

가 됩니다.

3.02 \times 1 0^{- 4} [N \cdot m]

오답 함정 분석

회전력 공식의 구성 요소를 잘못 대입하거나 삼각비 적용에 오류가 있는 오답입니다.

3.02 \times 1 0^{- 5} [N \cdot m]

오답 함정 분석

회전력 공식의 구성 요소를 잘못 대입하거나 삼각비 적용에 오류가 있는 오답입니다.

자주 묻는 질문

막대자석이 평등 자계 내에서 받는 회전력 공식은 무엇인가요?

막대자석이 받는 회전력(토크)은

T = m \cdot l \cdot H \cdot sin θ

입니다. 여기서

m

은 자극의 세기,

l

은 자석의 길이,

H

는 자계의 세기,

θ

는 자석과 자계가 이루는 각도입니다.

계산할 때 주의해야 할 단위 변환이 있나요?

자석의 길이가

[c m]

단위로 주어졌을 경우, 반드시 국제 표준 단위인

[m]

로 변환하여 계산해야 올바른

[N \cdot m]

단위의 회전력을 얻을 수 있습니다.

이 문제 바로 풀기