자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2012년 3회 19번

자계 내에서 자기 모멘트 $M$인 자석을 $\theta$만큼 회전시킬 때 필요한 일은 $W = MH(1 - \cos\theta)$로 계산합니다.

초기 상태가 자계와 나란한 상태($0^\circ$)에 있다가, 자계 방향과 수직이 되도록 $90^\circ$ 회전시켰음을 의미합니다.

Q문제

자기 모멘트

9.8 \times 1 0^{- 5} [W b \cdot m]

의 막대자석을 지구자계의 수평성분

12.5 [A T / m]

의 곳에서 지자기 자오면으로부터 90도 회전시키는데 필요한 일은 약 몇

[J]

인가?

유사 문제 링크

선택지 분석

1.23 \times 1 0^{- 3}

자계 내에서 막대자석을 회전시킬 때 필요한 일은

W = M H (1 - cos θ)

공식을 사용하여 계산합니다.

•

Step 1: 문제에서 주어진 값을 확인합니다. 자기 모멘트

M = 9.8 \times 1 0^{- 5} [Wb \cdot m]

, 자계의 세기

H = 12.5 [AT/m]

, 회전 각도

θ = 9 0^{\circ}

입니다.

•

Step 2: 회전시키는 데 필요한 일

W

를 구하는 공식에 대입합니다.

W = 9.8 \times 1 0^{- 5} \times 12.5 \times (1 - cos 9 0^{\circ})

입니다.

•

Step 3:

cos 9 0^{\circ} = 0

이므로,

W = 122.5 \times 1 0^{- 5} = 1.225 \times 1 0^{- 3} [J]

입니다. 따라서 약

1.23 \times 1 0^{- 3} [J]

이 됩니다.

1.03 \times 1 0^{- 3}

단순 곱셈 과정에서 계수 계산을 잘못하여 도출된 오답입니다.

9.23 \times 1 0^{- 3}

공식의 삼각함수 항을 잘못 적용하거나 소수점 위치를 착각하여 도출된 오답입니다.

9.03 \times 1 0^{- 3}

회전 각도에 따른 일의 양을 잘못 계산하여 도출된 오답입니다.

막대자석을 자계 내에서 회전시킬 때 필요한 일의 공식은 무엇인가요?

자계 내에서 자기 모멘트

M

인 자석을

θ

만큼 회전시킬 때 필요한 일은

W = M H (1 - cos θ)

로 계산합니다.

지자기 자오면으로부터 90도 회전시킨다는 것은 어떤 의미인가요?

초기 상태가 자계와 나란한 상태(

0^{\circ}

)에 있다가, 자계 방향과 수직이 되도록

9 0^{\circ}

회전시켰음을 의미합니다.