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1[7급 국가직 물리학개론] 26년 1회차

그림과 같이 직사각형 모양의 균일한 자기장 영역이 있는  $xy$ 평면상에
무한히 긴 직선 도선이 고정되어 있다. 도선에 흐르는 전류( $I$ )의
방향은  $+y$ 방향이고 세기는 1 A이다. 자기장 영역의 세로 길이는
1 m이고, 자기장의 방향은  $+x$ 방향이고 세기는 0.5 T이다. 도선이
받는 자기력의 크기와 방향은?

자기력 크기　방향( $xy$ 평면에서 수직으로)

0.1 N　나오는 방향

0.1 N　들어가는 방향

0.5 N　나오는 방향

0.5 N　들어가는 방향

해설

도선이 받는 자기력은 0.5 N, xy평면에 들어가는 방향이다.
자기장 영역 안에 있는 도선 길이만 힘을 받으므로  $F=ILB=1\times 1\times 0.5=0.5\,\mathrm{N}$ 이다.
방향은  $\vec{F}=I\vec{L}\times\vec{B}$ 에서  $(+\hat{y})\times(+\hat{x})=-\hat{z}$ 이므로 평면에 들어가는 방향이다.
0.1 N, 나오는 방향: 크기가  $ILB=0.5\,\mathrm{N}$ 과 맞지 않고 방향도 반대다.
0.1 N, 들어가는 방향: 방향은 맞지만 크기가  $ILB=0.5\,\mathrm{N}$ 과 맞지 않는다.
0.5 N, 나오는 방향: 외적 순서를 거꾸로 잡아 방향이 반대로 나온 경우다.

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