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그림과 같이 자유공간에 0.2 [m] 떨어져 있는 무한히 길고 매우 얇… | [7급 국가직 전기자기학] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 전기자기학] 22년 1회차
그림과 같이 자유공간에 0.2 [m] 떨어져 있는 무한히 길고 매우 얇은 도선 1과 도선 2에 각각 10 [A]의 전류가 같은 방향으로 흐른다. 도선 1에 의해 도선 2가 받는 단위 길이당 자기력[N/m]은? (단, 자유공간의 투자율 μ0=4π×10−7\mu_0=4\pi\times10^{-7} [H/m]이다)

문제 이미지
1
−ax10−5-\mathrm{a}_x 10^{-5}
2
−az10−5-\mathrm{a}_z 10^{-5}
3
−ax10−4-\mathrm{a}_x 10^{-4}
4
−az10−4-\mathrm{a}_z 10^{-4}
해설

도선 2가 받는 힘은 도선 1 쪽(−x 방향)으로 10−4 N/m10^{-4}\,\mathrm{N/m}이다.

평행 도선 사이 단위 길이당 힘은 f=μ0I1I22πrf=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}이다.
f=4π×10−7×10×102π×0.2=10−4 N/mf=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times10\times10}{2\pi\times0.2}=10^{-4}\,\mathrm{N/m}

전류가 같은 방향이면 흡인력이므로, +x 쪽에 놓인 도선 2는 −x 쪽의 도선 1을 향해 끌린다.

  • 크기가 10−510^{-5}인 값은 공식 대입 결과보다 한 자릿수 작다.
  • −z 방향 힘은 두 도선을 잇는 x축에 수직이어서 평행 도선 간 힘의 방향이 될 수 없다.

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