대성고 물리 클리닉 3주차 31번
ㄴ 보기에서 자기장의 세기는 2에서가 1에서보다 크다가 맞다고 나와 있는데
이 문제에서는 자기장의 변화량으로 유도전류의 세기가 정해지니
1) 의 자기장의 세기를 -1로 가정하면 2)로 갈때 자기장의 세기는 2이므로 2)자기자기장의 세기는 +1인 것 아닌가요?
그러면 부호만 반대고 자기장의 세기는 같아서 ㄴ이 틀린 보기 아닌가요?
답변
안녕하세요! 민우 학생이 남겨주신 질문에 대한 답변드립니다.
a가 x=0 에서 x=2d까지 운동할 때 자기장의 변화율을 B1, a가 x=2d 에서 x=4d까지 운동할 때 자기장의 변화율을 B2 라고 해보겠습니다. 자기장의 변화율과 유도 전류의 세기는 비례하기 때문에 그림 (나)에 의해서 B1:B2=1:2 임을 알 수 있습니다.
자기장 영역 I의 자기장의 세기를 +1 이라고 가정해봅시다.
그럼 a가 x=0 에서 x=2d까지 운동할 때 금속 고리는 자기장에 대해서 +1 만큼의 변화량을 받게 되겠죠.
동일하게 B2가 B1의 두배이고 유도 전류의 방향이 반대이므로 a가 x=2d 에서 x=4d까지 운동할 때 자기장은 -2 만큼의 변화량이 있어야 합니다.
하지만 이 시점에서 이미 지나고 있던 자기장 영역 I은 자기장의 변화율에 포함되지 못하는 것이죠.
그러므로 자기장 변화율에 포함되는 것은 자기장 영역 II의 자기장 뿐이기 때문에 자기장 영역 II의 자기장의 세기만으로 -2만큼의 변화량이 생겨야 합니다. 따라서 자기장 영역 II의 자기장의 세기는 수직으로 들어가는 방향이며 I의 세기의 두배이므로 ㄴ 선지는 옳은 선지입니다.
전자기유도 문제를 풀 땐 시간에 따른 변화량을 중심으로 보는 것을 추천드립니다!
답변에 대해서 이해가 안 가는 부분이 있으시면 재질문 부탁드립니다. 감사합니다. :)