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1[전기산업기사 필기] 2023년 2회 기출복원 모의고사
그림과 같이 균일한 자계의 세기 H[AT/m]내에 자극의 세기가 ±m[Wb], 길이 l[m]인 막대 자석을 그 중심 주위에 회전할 수 있도록 놓는다. 이때 자석과 자계의 방향이 이룬각을 θ라고 하면 자석이 받는 회전력[N ㆍ m]은?
문제 이미지
1
mlHcosθ
2
mlHsinθ
3
2mlHsinθ
4
2mlHtanθ
해설

자석이 받는 회전력은 mlH sinθ[N·m]이다.

그림에서 두 자극에는 각각 크기 mH 의 힘이 서로 반대 방향으로 작용하는 우력(짝힘)이 생긴다. 힘의 팔 길이는 lsin⁡θl\sin\theta 이므로 T=mH⋅lsin⁡θ=mlHsin⁡θT=mH\cdot l\sin\theta=mlH\sin\theta 이다.

  • mlH cosθ 형태: θ=0(자계와 나란함)에서 최대가 되어 부적합하다. 나란하면 회전력은 0 이다.
  • 2mlH sinθ 형태: 각 자극의 회전력은 중심에서 l/2 떨어진 팔로 mH⋅l2sin⁡θmH\cdot\dfrac{l}{2}\sin\theta 이고, 두 자극을 합해도 mlH sinθ 이므로 두 배가 되지 않는다.
  • 2mlH tanθ 형태: 회전력은 sinθ 에 비례하며 tanθ 는 아니다.

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