2002년05월26일 8번

[전기자기학]
자계의 세기가 2×10⁴[AT/m]인 평등자계내에서 자계와 30°각도로 무한장 직선도체를 놓고 도체에 전류 2[A]를흘렸을 경우, 도체에 작용하는 단위길이당의 힘은 몇 [N/m]인가?

① 2π×10-3
② 4π×10-3
③ 6π×10-3
④ 8π×10-3

(정답률: 35%)

문제 해설

자계와 무한장 직선도체 사이에는 로렌츠 힘이 작용한다. 이 때, 단위길이당 로렌츠 힘은 다음과 같이 주어진다.

$F_L = frac{mu_0}{4pi} I_1 I_2 sintheta$

여기서, $mu_0$는 자유공간의 자기유도율, $I_1$과 $I_2$는 각각 자계와 전류가 흐르는 도체의 전류, $theta$는 자계와 도체 사이의 각도이다.

이 문제에서는 자계의 세기가 $2times10^4$[AT/m], 전류가 2[A], 각도가 30°이므로,

$F_L = frac{mu_0}{4pi} (2times10^4) (2) sin30°$

$F_L = frac{mu_0}{4pi} (4times10^4) frac{1}{2}$

$F_L = frac{mu_0}{2pi} (2times10^4)$

$F_L = 2times10^{-7} N/m$

여기서, $frac{mu_0}{2pi}$는 $10^{-7}$이므로,

$F_L = 2times10^{-7} times 2 = 4times10^{-7} N/m$

따라서, 보기에서 정답은 "4π×10^-3"이다.

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