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1[7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차

그림과 같이, 균일 자속밀도  $\overrightarrow{B}$ 가 있는 공간에 반지름이  $a$ 인 원형 도체에 반시계 방향으로 전류  $I$ 가 흐를 때, 점  $P$ 에서 미소 길이  $dl$ 이 받는 미소 자기력의 방향은? (단,  $O$ 는 원형 도체의 중심,  $P$ 는 원형 도체상의 임의의 점,  $\odot$ 는 지면을 뚫고 나오는 방향이다)

벡터  $\overrightarrow{OP}$ 방향

벡터  $\overrightarrow{PO}$ 방향

자속밀도  $\overrightarrow{B}$ 의 방향

원형 도체의 접선방향

해설

미소 자기력은 중심에서 바깥을 향하는 벡터  $\overrightarrow{OP}$  방향이다.
전류 요소가 받는 힘은  $d\overrightarrow{F}=I\,d\overrightarrow{l}\times\overrightarrow{B}$ 이다. 반시계 방향 전류의  $d\overrightarrow{l}$ 은 원주 방향  $\hat{\phi}$ , 자속밀도는 지면을 뚫고 나오는  $\hat{z}$ 이므로  $\hat{\phi}\times\hat{z}=\hat{\rho}$ , 즉 반지름 바깥 방향이다.
 $\overrightarrow{PO}$  방향: 전류가 시계 방향이거나 자계가 지면으로 들어갈 때의 방향이다.
자속밀도 방향: 외적의 결과는  $\overrightarrow{B}$ 에 수직이므로 불가능하다.
접선 방향: 외적의 결과는  $d\overrightarrow{l}$ 에도 수직이므로 불가능하다.

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