전자와 하전입자의 운동
전기기사 필기 2021년 3회 19번
| 과목 / 챕터 | 전기자기학 / 전자계 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
속도 의 전자가 평등자계 내에 수직으로 들어갈 때, 이 전자에 대한 설명으로 옳은 것은?
선택지 분석
1
구면위에서 회전하고 구의 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
오답 함정 분석
전자는 평면 원운동을 수행하며, 반지름은 자계의 세기에 반비례합니다.
2
원운동을 하고 원의 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
오답 함정 분석
반지름 에 따라 자계의 세기 와 반지름 은 반비례 관계에 있습니다.
원운동을 하고 원의 반지름은 자계의 세기에 반비례한다.
정답 상세 해설
평등자계 내에 수직으로 입사한 전자는 원운동을 하며, 그 반지름은 자계의 세기에 반비례합니다.
•
Step 1: 로렌츠 힘과 구심력의 평형 원리를 적용합니다. 평등자계 내에 수직으로 입사한 전자(전하량 , 질량 )는 의 로렌츠 힘을 받으며, 이 힘이 구심력 과 같아져 원운동을 시작합니다.
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Step 2: 반지름 에 관한 관계식을 도출합니다. 식을 에 대해 정리하면 가 됩니다.
•
Step 3: 변수 간의 비례 관계를 분석합니다. 식 에서 반지름 은 자계의 세기 에 반비례하고, 전자의 속도 에 비례함을 확인할 수 있습니다.
4
원운동을 하고 원의 반지름은 전자의 처음 속도의 제곱에 비례한다.
오답 함정 분석
반지름 은 속도 의 제곱이 아닌 속도 의 1승에 비례합니다.
자주 묻는 질문
Q.
전자가 자계 내에서 원운동을 하는 이유는 무엇인가요?
전자의 운동 방향에 수직으로 작용하는 로렌츠 힘이 구심력 역할을 하여 전자의 방향을 계속 변화시키기 때문입니다.
Q.
전자의 속도가 빨라지면 원의 반지름은 어떻게 변하나요?
반지름 식에 따라 속도 가 증가하면 반지름 도 그에 비례하여 커집니다.