자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2013년 3회 16번

Q: 힘이 최대가 되는 조건은 무엇인가요?

전류의 방향과 자계의 방향이 서로 수직($\theta = 90^\circ$)일 때 $\sin 90^\circ = 1$이 되어 힘이 최대가 됩니다.

Q: 자계 내에서 도선이 평행하게 놓여 있으면 어떻게 되나요?

전류와 자계의 방향이 평행($\theta = 0^\circ$ 또는 $180^\circ$)하면 $\sin\theta = 0$이 되므로 도선이 받는 힘은 0이 됩니다.

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

Q문제

전류가 흐르는 도선을 자계 안에 놓으면, 이 도선에 힘이 작용한다. 평등 자계의 진공 중에 놓여 있는 직선 전류도선이 받는 힘에 대하여 옳은 것은?

유사 문제 링크

2015-1-q20 2018-1-q20 2021-1-q12 2021-1-q18 2014-1-q20

선택지 분석

전류의 세기에 반비례한다.

오답 함정 분석

도선이 받는 힘은 전류의 세기(

I

)에 정비례합니다.

도선의 길이에 비례한다.

정답 상세 해설

자계 내의 직선 도선이 받는 힘은 도선의 길이에 정비례합니다.

•

Step 1: 자계 내에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘(전자력)의 공식을 확인합니다. 공식은

F = B I l sin θ

[N]입니다.

•

Step 2: 공식의 각 요소를 분석합니다. 여기서

F

는 힘,

B

는 자속밀도,

I

는 전류의 세기,

l

은 도선의 길이,

θ

는 전류와 자계가 이루는 각도입니다.

•

Step 3: 힘

F

와 도선의 길이

l

의 관계를 도출합니다.

F

는

l

에 1차적으로 곱해지는 형태이므로, 도선의 길이에 비례함을 알 수 있습니다.

자계의 세기에 반비례한다.

오답 함정 분석

도선이 받는 힘은 자계의 세기(자속밀도

B

)에 정비례합니다.

전류와 자계의 방향이 이루는 각

tan θ

에 비례한다.

오답 함정 분석

도선이 받는 힘은 전류와 자계가 이루는 각의 사인값(

sin θ

)에 비례합니다.

자주 묻는 질문

도선이 받는 힘의 방향은 어떻게 알 수 있나요?

플레밍의 왼손 법칙을 적용하여 알 수 있습니다. 검지는 자계의 방향, 중지는 전류의 방향을 가리킬 때 엄지손가락이 가리키는 방향이 힘의 방향입니다.

힘이 최대가 되는 조건은 무엇인가요?

전류의 방향과 자계의 방향이 서로 수직(

θ = 9 0^{\circ}

)일 때

sin 9 0^{\circ} = 1

이 되어 힘이 최대가 됩니다.

자계 내에서 도선이 평행하게 놓여 있으면 어떻게 되나요?

전류와 자계의 방향이 평행(

θ = 0^{\circ}

또는

18 0^{\circ}

)하면

sin θ = 0

이 되므로 도선이 받는 힘은 0이 됩니다.

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