2013년06월02일 53번

[전기자기학]
그림과 같이 권수 50회이고 전류 1[mA]가 흐르고 있는 직사각형 코일이 0.1[Wb/m²]의 평등자계 내에 자계와 30° 로 기울어 놓았을 때 이 코일의 회전력 (Nㆍm]은? (단, a=10[cm], b=15[cm]이다.)

① 3.74×10-5
② 6.49×10-5
③ 7.48×10-5
④ 11.22×10-5

(정답률: 알수없음)

문제 해설

코일 내부에서 자기장은 B = μ₀NI/ab 으로 주어진다. 여기서 μ₀는 자유공간의 유도율, N은 코일의 밀도, I는 전류, a와 b는 각각 코일의 가로와 세로 길이이다. 이 문제에서는 a=10[cm], b=15[cm], N=50회, I=1[mA]로 주어졌다. 따라서 B = (4π×10^-7)[Tㆍm/A] × 50 × 0.001[A] / (0.1[T] × 0.1[m^2]) = 0.628[T] 이다.

코일이 평등자계 내에 있으므로, 코일 내부에서의 자기장과 평등자계 내부에서의 자기장은 같다. 따라서 코일 내부에서의 자기장이 30°로 기울어져 있으므로, 평등자계 내부에서의 자기장도 30°로 기울어져 있다. 이때, 코일 내부에서의 자기장 벡터와 코일의 면적 벡터가 이루는 각도 θ는 60°이다.

따라서 코일에 작용하는 회전력은 τ = NABsinθ = 50 × 0.1[T] × 0.1[m^2] × 0.628[T] × sin60° = 6.49×10^-5[Nㆍm] 이다. 따라서 정답은 "6.49×10^-5"이다.

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