2013년06월02일 45번

[전기자기학]
전하 q[C]이 공기 중의 자계 H[AT/m]에 수직 방향으로 v[m/s] 속도로 돌입하였을 때 받는 힘은 몇 [N]인가?

① qH/μ0v
② (1/μ0)qvH
③ qvH
④ μ0qvH

(정답률: 알수없음)

문제 해설

전하 q[C]이 자계 H[AT/m]에 수직 방향으로 v[m/s] 속도로 돌입하면, 전하 q[C]이 운동하면서 자기장 H[AT/m]에 의해 로렌츠 힘을 받게 됩니다. 이 때 받는 로렌츠 힘의 크기는 F = qvH[N]이며, 이는 보기 중 "qvH"와 일치합니다.

하지만, 로렌츠 힘은 전하의 운동 방향에 따라 방향이 달라지기 때문에, 로렌츠 힘의 크기를 나타내는 식에는 전하의 운동 방향에 대한 정보가 반드시 포함되어야 합니다. 이 때문에 보기 중 "qH/μ0v"와 "(1/μ0)qvH"는 전하의 운동 방향에 대한 정보가 빠져 있기 때문에 정답이 될 수 없습니다.

따라서, 로렌츠 힘의 크기를 나타내는 식은 "μ0qvH"가 되며, 이는 보기 중 "μ0qvH"와 일치합니다. 여기서 μ0는 자유공간의 자기적인 투자율을 나타내는 상수입니다.

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