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1[7급 국가직 전기자기학] 21년 1회차
속도 v⃗=(5ax→−6ay→)×105\vec{v}=(5\overrightarrow{a_x}-6\overrightarrow{a_y})\times10^5 [m/s]로 움직이는 전자가 자속밀도 B→=10ax→+20az→\overrightarrow{B}=10\overrightarrow{a_x}+20\overrightarrow{a_z} [mWb/m2] 내의 한 점에서 힘을 받지 않을 경우, 이때 전자에 가해진 전계 E→\overrightarrow{E} [kV/m]는?
1
−12ax→−10ay→+6az→-12\overrightarrow{a_x}-10\overrightarrow{a_y}+6\overrightarrow{a_z}
2
12ax→+10ay→−6az→12\overrightarrow{a_x}+10\overrightarrow{a_y}-6\overrightarrow{a_z}
3
12ax→−10ay→−6az→12\overrightarrow{a_x}-10\overrightarrow{a_y}-6\overrightarrow{a_z}
4
−12ax→+10ay→+6az→-12\overrightarrow{a_x}+10\overrightarrow{a_y}+6\overrightarrow{a_z}
해설

전자가 힘을 받지 않으려면 E→=−v⃗×B→\overrightarrow{E}=-\vec{v}\times\overrightarrow{B}이어야 하며, 결과는 12ax→+10ay→−6az→12\overrightarrow{a_x}+10\overrightarrow{a_y}-6\overrightarrow{a_z} kV/m이다.

로렌츠 힘 F→=q(E→+v⃗×B→)=0\overrightarrow{F}=q(\overrightarrow{E}+\vec{v}\times\overrightarrow{B})=0은 전하의 부호와 무관하게 위 조건을 준다.
v⃗×B→=105⋅10−3[(−6)(20)ax→+(0−5⋅20)ay→+(0−(−6)(10))az→]\vec{v}\times\overrightarrow{B}=10^5\cdot10^{-3}\left[(-6)(20)\overrightarrow{a_x}+(0-5\cdot20)\overrightarrow{a_y}+(0-(-6)(10))\overrightarrow{a_z}\right]
=−12000ax→−10000ay→+6000az→ V/m=-12000\overrightarrow{a_x}-10000\overrightarrow{a_y}+6000\overrightarrow{a_z}\ \mathrm{V/m}
E→=12ax→+10ay→−6az→ kV/m\overrightarrow{E}=12\overrightarrow{a_x}+10\overrightarrow{a_y}-6\overrightarrow{a_z}\ \mathrm{kV/m}

  • −12ax→−10ay→+6az→-12\overrightarrow{a_x}-10\overrightarrow{a_y}+6\overrightarrow{a_z}는 v⃗×B→\vec{v}\times\overrightarrow{B} 자체로 음의 부호를 빠뜨린 값이다.
  • 12ax→−10ay→−6az→12\overrightarrow{a_x}-10\overrightarrow{a_y}-6\overrightarrow{a_z}는 y성분 부호를 틀린 값이다.
  • −12ax→+10ay→+6az→-12\overrightarrow{a_x}+10\overrightarrow{a_y}+6\overrightarrow{a_z}는 x·z성분 부호를 틀린 값이다.

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