자화의 세기

전기기사 필기 2021년 3회 3번

Q: 자화의 세기와 자기모멘트의 관계는 어떻게 되나요?

자화의 세기($J$)는 단위 체적당 자기모멘트($M$)로 정의됩니다. 따라서 전체 자기모멘트는 자화의 세기에 자성체의 전체 체적을 곱하여 구할 수 있습니다.

Q: 문제에서 주어진 cm 단위를 그대로 사용하면 안 되나요?

자화의 세기 단위가 $\text{Wb/m}^2$이므로, 체적을 계산할 때 반드시 길이와 반지름을 미터(m) 단위로 변환하여 계산해야 올바른 자기모멘트 값을 얻을 수 있습니다.

과목 / 챕터	전기자기학 / 자성체와 자기회로
인지 유형	calculation
난이도	Level 2

Q문제

길이가

10 cm

이고 단면의 반지름이

1 cm

인 원통형 자성체가 길이 방향으로 균일하게 자화되어 있을 때 자화의 세기가

0.5 Wb/m^{2}

이라면 이 자성체의 자기모멘트(

Wb \cdot m

)는?

유사 문제 링크

2022-1-q3 2020-2-q15 2006-3-q11 2020-2-q16 2020-3-q4

선택지 분석

1.57 \times 1 0^{- 5}

정답 상세 해설

자성체의 자기모멘트는 자화의 세기와 자성체의 체적을 곱하여 산출합니다.

•

Step 1: 자성체의 체적(

V

)을 계산합니다. 원통형 자성체의 단면적

S = π r^{2}

이고 길이

l

이므로,

V = π r^{2} l

입니다.

r = 1 cm = 0.01 m

l = 10 cm = 0.1 m

를 대입하면

V = π \times (0.01)^{2} \times 0.1 = π \times 1 0^{- 5} m^{3}

입니다.

•

Step 2: 자기모멘트(

M

)를 계산합니다.

M = J \times V

공식에 자화의 세기

J = 0.5 Wb/m^{2}

와 체적

V = π \times 1 0^{- 5} m^{3}

를 대입합니다.

•

Step 3:

M = 0.5 \times π \times 1 0^{- 5} \approx 1.57 \times 1 0^{- 5} Wb \cdot m

가 됩니다.

1.57 \times 1 0^{- 4}

오답 함정 분석

길이나 반지름의 단위를 미터(m)로 변환하는 과정에서 자릿수 계산을 잘못하여 체적을 10배 크게 산출한 오답입니다.

1.57 \times 1 0^{- 3}

오답 함정 분석

단위 변환 과정에서

1 0^{- 2}

의 오차가 발생하여 체적을 100배 크게 산출한 오답입니다.

1.57 \times 1 0^{- 2}

오답 함정 분석

단위 변환을 전혀 하지 않거나 제곱 계산을 누락하여 체적을 1000배 크게 산출한 오답입니다.

자주 묻는 질문

자화의 세기와 자기모멘트의 관계는 어떻게 되나요?

자화의 세기(

J

)는 단위 체적당 자기모멘트(

M

)로 정의됩니다. 따라서 전체 자기모멘트는 자화의 세기에 자성체의 전체 체적을 곱하여 구할 수 있습니다.

문제에서 주어진 cm 단위를 그대로 사용하면 안 되나요?

자화의 세기 단위가

Wb/m^{2}

이므로, 체적을 계산할 때 반드시 길이와 반지름을 미터(m) 단위로 변환하여 계산해야 올바른 자기모멘트 값을 얻을 수 있습니다.

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