자계와 전류 사이의 힘

전기기사 필기 2019년 1회 8번

플레밍의 왼손 법칙에 의해 도선에 작용하는 전자기력은 $F = B I l \sin\theta$로 계산합니다.

전류와 자장의 방향이 평행하면 이루는 각도 $\theta$가 0도 또는 180도가 되어 $\sin\theta = 0$이 되므로, 도선에 작용하는 힘은 0이 됩니다.

Q문제

균일한 자장 내에 놓여 있는 직선도선에 전류 및 길이를 각각 2배로 하면 이 도선에 작용하는 힘은 몇 배가 되는가?

유사 문제 링크

선택지 분석

전류와 길이의 변화를 전혀 고려하지 않고 힘이 일정하다고 잘못 판단한 오답입니다.

전류와 길이 중 하나만 2배로 증가했다고 착각하여 힘이 2배가 된다고 잘못 계산한 오답입니다.

균일한 자장 내 직선도선에 작용하는 힘은 전류와 도선의 길이에 각각 비례하므로, 둘 다 2배가 되면 힘은 4배가 됩니다.

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Step 1: 균일한 자장 내 직선도선에 작용하는 전자기력 공식은

F = B I l sin θ

입니다. (여기서

B

는 자속밀도,

I

는 전류,

l

은 도선의 길이,

θ

는 자장과 도선이 이루는 각도입니다.)

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Step 2: 전류

I

를 2배, 길이

l

을 2배로 증가시킨 새로운 힘

F^{'}

를 계산합니다.

•

Step 3:

F^{'} = B \times (2 I) \times (2 l) \times sin θ = 4 \times (B I l sin θ) = 4 F

가 됩니다. 따라서 힘은 4배가 됩니다.

전류와 길이 외에 자장 등 다른 변수까지 2배로 증가했다고 착각하여 8배가 된다고 잘못 계산한 오답입니다.

균일한 자장 내에서 도선에 작용하는 힘을 구하는 공식은 무엇인가요?

플레밍의 왼손 법칙에 의해 도선에 작용하는 전자기력은

F = B I l sin θ

로 계산합니다.

전류의 방향과 자장의 방향이 평행할 때 도선에 작용하는 힘은 어떻게 되나요?

전류와 자장의 방향이 평행하면 이루는 각도

θ

가 0도 또는 180도가 되어

sin θ = 0

이 되므로, 도선에 작용하는 힘은 0이 됩니다.