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그림과 같이 시간 t (sec)에 따라 증가하는 자기장 B(t) = 2… | [변리사 1차] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 17년 1회차
그림과 같이 시간 t (sec)에 따라 증가하는 자기장 B(t) = 2t (Tesla)를 반지름 R = 1m인 원형도체의 단면에 수직하게 가할 경우, 원형 도체에 유도전류 I가 흐른다. 
문제 이미지
원형 도체의 총 저항값이 8Ω 일 경우, 유도전류 I (Ampere)의 세기는? (단, 자기장은 공간적으로 균일하며, 원형 도체의 두께와 전자기파 발생은 무시한다.)
1
π/4
2
π/2
3
π
4
2π
5
4π
해설

패러데이 법칙으로 유도기전력을 구해 총저항으로 나누면 유도전류는 π4 A\dfrac{\pi}{4}\ \mathrm{A} 이다.

원형 도체가 감싸는 면적은 A=πR2=π×12=π m2A=\pi R^2=\pi\times1^2=\pi\ \mathrm{m^2} 이고, 자기장이 B(t)=2tB(t)=2t 이므로 dBdt=2 T/s\dfrac{dB}{dt}=2\ \mathrm{T/s} 이다.

자기선속이 Φ=BA\Phi=BA 이므로 유도기전력은 ∣ε∣=A∣dBdt∣=π×2=2π V|\varepsilon|=A\left|\dfrac{dB}{dt}\right|=\pi\times2=2\pi\ \mathrm{V} 이다.

옴의 법칙에서 I=∣ε∣R총=2π8=π4 AI=\dfrac{|\varepsilon|}{R_{\text{총}}}=\dfrac{2\pi}{8}=\dfrac{\pi}{4}\ \mathrm{A} 이다. 그림처럼 자기장이 지면에서 나오는 방향으로 커지고 있으므로 렌츠의 법칙에 따라 유도전류는 이를 방해하는 시계방향으로 흐르며, 그림의 화살표 방향과 일치한다.

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