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균일한 자속밀도 B[T]가 있는 공간에, 질량이 m[kg]이고 전하량이… | [7급 국가직 전기자기학] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 25년 1회차
균일한 자속밀도 BB[T]가 있는 공간에, 질량이 mm[kg]이고 전하량이 qq[C]인 한 개의 입자가 자속밀도의 방향과 수직한 평면에서 vv[m/s]의 속력으로 등속원운동하고 있다. 입자의 닫힌 궤도가 형성하는 영역을 지나는 자속 Φ\Phi[Wb]는?
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πm2v24q2B\frac{\pi m^2v^2}{4q^2B}
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πm2v22q2B\frac{\pi m^2v^2}{2q^2B}
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πm2v2q2B\frac{\pi m^2v^2}{q^2B}
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2πm2v2q2B\frac{2\pi m^2v^2}{q^2B}
해설

원운동 반지름 r=mvqBr=\dfrac{mv}{qB}로 궤도 넓이를 구해 B를 곱하면 자속은 πm2v2q2B\dfrac{\pi m^2v^2}{q^2B}이다.

구심력 = 로렌츠 힘: mv2r=qvB ⇒ r=mvqB\dfrac{mv^2}{r}=qvB\ \Rightarrow\ r=\dfrac{mv}{qB}

Φ=Bπr2=Bπm2v2q2B2=πm2v2q2B\Phi=B\pi r^2=B\pi\dfrac{m^2v^2}{q^2B^2}=\dfrac{\pi m^2v^2}{q^2B}

  • πm2v24q2B\dfrac{\pi m^2v^2}{4q^2B}: 반지름을 실제의 절반으로 잡은 값이다.
  • πm2v22q2B\dfrac{\pi m^2v^2}{2q^2B}: 궤도 넓이를 πr2/2\pi r^2/2로 잡은 값이다.
  • 2πm2v2q2B\dfrac{2\pi m^2v^2}{q^2B}: 궤도 넓이를 2πr22\pi r^2로 잡은 값으로, 원의 넓이가 아니다.

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