2015년 2학기 일반물리학 및 연습 2차 시험 시험 문제 및 모범 답안

(a) 직선도선은 고리 도선에 들어가는 방향의 자기장을 형성한다. 고리도선이 오른쪽 방향으로 운동함으로 고리 도선에 들어가는 방향의 자기선속(자기장*면적)이 감소한다. 따라서 고리도선에는 자기선속이 감소하는 것을 방해하는 방향으로 전류가 유도된다. 고리도선은 들어가는 방향의  자기장을 형성하도록 유도 전류가 생긴다. 고리도선은 시계방향의 유도전류가 생긴다.

(b) 고리의 y축 성분은 0.02m로 고정되어 있고 x축성분의 길이도 고정되어 있긴 하지만 고리의 속력을 고려하면 (0.03+0.1t) - (0.01+0,1t) 로 나타낼 수 있다.
자기선속은 고리의 면적 * 자기장임으로 거리에 따른 자기장의 적분값으로 고리의 자기선속을 구할 수 있다. 여기서 T는 오버워치 윈스턴의 무기 테슬라 캐논의 그 테슬라이며 자기선속(wb) = T*m^2이다 wb는 웨버라고 읽는다.

(c) 고리의 전위는 자기선속의 시간 변화율로 나타낼 수 있다. 문제 (b)에서 시간 t에 대해 미분하여 t=0일 때 전위값을 구해서 고리도선의 저항 0.01옴으로 나누면 고리에 유도된 전류값을 구할 수 있다.

(d) 도선에 가해지는 힘은 B*i*l*sin세타 이다. 도선의 위쪽과 아래쪽은 각각 위와 아래로 같은 크기의 힘을 받음으로 상쇄된다. 왼쪽부분과 오른쪽 부분이 받는 힘의 차이만큼 도선은 알짜힘을 받는다 . 왼쪽 도선이 직선도선과 더 가까움으로 고리에 작용하는 알짜 자기장의 방향은 왼쪽이다.