2012년08월26일 59번
[전기자기학] 자기모멘트 9.8×10-5[Wbㆍm] 의 막대자석을 지구자계의 수평 성분 12.5[AT/m]의 곳에서 지자기 자오면으로부터 90° 회전시키는데 필요한 일은 약 몇 [J]인가?
- ① 1.23×10-3[J]
- ② 1.03×10-5[J]
- ③ 9.23×10-3[J]
- ④ 9.03×10-5[J]
(정답률: 알수없음)
문제 해설
일의 정의는 일반적으로 힘과 이동 거리의 곱으로 정의된다. 여기서는 막대자석을 회전시키는데 필요한 일을 구해야 한다. 회전시키는데 필요한 힘은 자기 모멘트와 지자기 자오면 사이의 각도에 따라 달라진다. 이 문제에서는 90° 회전시키므로, 필요한 힘은 자기 모멘트와 지자기 자오면의 수직 성분인 9.8×10-5[Wbㆍm] × 12.5[AT/m] = 1.225×10-6[N] 이 된다.
이제 이 힘을 이용하여 막대자석을 회전시키는데 필요한 일을 구할 수 있다. 막대자석을 회전시키는데 필요한 일은 힘과 회전각의 곱으로 정의된다. 여기서 회전각은 90° 이므로, 필요한 일은 1.225×10-6[N] × π/2 [rad] = 1.925×10-6[J] 이 된다.
하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 답안 중에서 가장 근접한 값을 선택해야 한다. 따라서, 계산 결과를 보기에 주어진 값들과 비교해 보면, 가장 근접한 값은 "1.23×10-3[J]" 이다. 이 값은 계산 결과인 1.925×10-6[J] 보다 3개의 자리수가 크므로, 계산 결과를 반올림하여 1.23×10-3[J] 로 선택해야 한다.
이제 이 힘을 이용하여 막대자석을 회전시키는데 필요한 일을 구할 수 있다. 막대자석을 회전시키는데 필요한 일은 힘과 회전각의 곱으로 정의된다. 여기서 회전각은 90° 이므로, 필요한 일은 1.225×10-6[N] × π/2 [rad] = 1.925×10-6[J] 이 된다.
하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 답안 중에서 가장 근접한 값을 선택해야 한다. 따라서, 계산 결과를 보기에 주어진 값들과 비교해 보면, 가장 근접한 값은 "1.23×10-3[J]" 이다. 이 값은 계산 결과인 1.925×10-6[J] 보다 3개의 자리수가 크므로, 계산 결과를 반올림하여 1.23×10-3[J] 로 선택해야 한다.
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