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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 18년 1회차

그림은 평행하게 놓인 직선 도선 P에 전류  $I_0$ 가 흐르고 P로부터  $2r$ 만큼 떨어진 지점에 도선 Q가 P에 나란하게 놓인 것을 나타낸 것이고, 표는 Q에 흐르는 전류의 크기와 방향, P와 Q 사이의 중심점 O에 형성되는 자기장의 세기를 나타낸 것이다.  $B_1$ ,  $B_2$ ,  $B_3$  대소관계로 옳은 것은? (단, P에 흐르는 전류의 방향을 (+)로 하며, 지구자기장은 무시한다)
도선 Q에 흐르는 전류의 크기 도선 Q에 흐르는 전류의 방향 O점에서 자기장의 세기
0  $B_1$ 
 $2I_0$ +  $B_2$ 
 $I_0$ −  $B_3$

도선 Q에 흐르는 전류의 크기	도선 Q에 흐르는 전류의 방향	O점에서 자기장의 세기
0		$B_1$
$2I_0$	+	$B_2$
$I_0$	−	$B_3$

 $B_1 = B_2 > B_3$

 $B_2 > B_1 = B_3$

 $B_3 > B_1 = B_2$

 $B_3 > B_2 > B_1$

해설

세 경우의 자기장 세기는  $B_1=B_2=k\dfrac{I_0}{r}$ ,  $B_3=2k\dfrac{I_0}{r}$ 이므로  $B_3 \gt B_1 = B_2$ 이다.
두 도선 사이의 점에서 같은 방향 전류의 자기장은 서로 반대, 반대 방향 전류의 자기장은 같은 방향이다. 직선 전류의 자기장은  $B=k\dfrac{I}{r}$ 이다.
Q 전류가 0이면 P에 의한 자기장만 남아  $B_1=k\dfrac{I_0}{r}$ 이다.
Q에 같은 방향  $2I_0$ 가 흐르면  $B_2=k\dfrac{2I_0}{r}-k\dfrac{I_0}{r}=k\dfrac{I_0}{r}$ 이다.
Q에 반대 방향  $I_0$ 가 흐르면  $B_3=k\dfrac{I_0}{r}+k\dfrac{I_0}{r}=2k\dfrac{I_0}{r}$ 이다.

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