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1[변리사 1차] 14년 1회차
그림 (가)는 반지름 a인 원형 도선에 전류 I 가 흐를 때, 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기가 원의 중심에서 B0인 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 저항이 각각 R, 3R이고 반지름이 a 인 두 반원형 도선을 직선도선 사이에 연결한 후, 직선도선에 전류 I 가 흐르는 것을 나타낸 것이다.
(나)의 원의 중심에서 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기와 방향은? (단, 모든 도선은 동일 지면상에 있으며, 도선의 굵기는 무시한다.)
1
B0/4, 지면 안으로 들어가는 방향
2
B0/4, 지면에서 나오는 방향
3
0, 방향이 없음
4
B0/2, 지면에서 나오는 방향
5
B0/2, 지면 안으로 들어가는 방향
해설
두 반원에 나뉘어 흐르는 전류가 중심에 서로 반대 방향의 자기장을 만들고 그 차이만 남으므로, 세기는 B0/4이고 방향은 지면 안으로 들어가는 방향이다.
(가)처럼 반지름 a인 온전한 원형 도선에 I가 흐를 때 중심 자기장은 이므로, 전류 i가 흐르는 반원 하나가 만드는 자기장은 그 절반인 이다.
(나)에서 아래 직선도선으로 들어온 전류 I는 저항 R인 왼쪽 반원과 3R인 오른쪽 반원으로 갈라져 흐르며, 병렬이므로 저항에 반비례해 분배된다.
아래에서 위로 흐르는 전류가 왼쪽 반원에서는 시계방향으로 돌아 지면 안으로, 오른쪽 반원에서는 반시계방향으로 돌아 지면 밖으로 자기장을 만들고, 직선도선은 중심을 지나는 직선 위에 있어 기여가 없다.
전류가 더 큰 저항 R쪽 반원이 만드는 지면 안으로 들어가는 방향이 남는다.
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