과외하는 두 아이의 아빠
중2과학 자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘 문제풀이 본문
자기장속에서 전류가 흐르면 전류에 의한 자기장과 자석에서 나오는 자기장에 방향에 따라서 힘이 생기게 됩니다. 이런 힘을 전자기력이라고 하죠. 우리 학생들이 별로 안 좋아하는 단원이기도 합니다. 왜?? 어렵기도 하고, 딱 눈에 들어오는 것이 아니라서.. 손을 사용해서 방향을 찾아야 하기 때문이 아닌가? 생각합니다. 문제풀이를 잘 읽어보시면 답이 보여요^^ 그래서 정답은 따로 없어요^^
그래도 시험문제에 자주 출제가 되니까 어떻게 풀이하는 지 잘 보시고 똑같이 응용하시면 되니, 포기하지 마시고요~~ 자신감을 가지고 도전하시기를^^
오른손 법칙(플레밍법칙)
문제풀이
자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 구하려면 반드시 알아야 하는 법칙이 플레밍 법칙입니다. 플레밍의 법칙에는 왼손법칙과 오른손 법칙이 있는데요, 굳이 둘다 아는 것보다 하나만 정확하게 알고 가요~~
그림에서 A, B, C 가 있죠. 각각이 의미하는 것이 다릅니다. 오른손을 펴서 엄지, 네 손가락, 손바닥이 의미하는 것은 각각 전류의 방향, 자기장의 방향, 힘의 방향입니다. 이것을 모르면 이 파트 전혀 못 풀기 때문에 꼭 알고 있어야 합니다.
따라서, A는 자기장의 방향, B는 손바닥이죠. 손바닥은 힘의 방향, C는 엄지로 전류의 방향입니다. 꼭꼭 암기하세요^^
자기장에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘 -1
문제풀이
스위치를 눌렀을 때 알루미늄 박은 어느쪽으로 움직일까요?
전류는 +에서 -로 흐르죠? 알루미늄박에서 전류는 B에서 A로 움직이고, 자기장의 방향은 N극에서 S극으로 이동하죠. 그러면 알루미늄 박은 위쪽으로 힘을 받게 됩니다.
제가 손으로 표현을 했는데 이해가 되시나요???
참고로, 자기장의 방향 또는 전류의 방향이 바뀌면 힘의 방향도 바뀌게 되죠. 문제에서는 전류의 방향은 B에서 A죠. 만약 A에서 B로 흐르게 되면 힘의 방향은 아래가 됩니다. 근데 둘다 바꾸면 힘의 방향은 변함이 없다는 것...
그리고 힘의 크기를 증가시키는 방법은 전류의 세기를 증가시키거나, 자기장의 세기를 증가시키는 방법이 있습니다.
그럼 정답은 찾아보세요^^
자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘 -2
문제풀이
그림에서 전류는 +극에서 -극으로 이동하므로 알루미늄 막대에서 아래쪽이 되고, 자기장의 방향은 N극에서 S극이므로 파란색이 되죠. 그럼 힘의 방향은 오른쪽, 즉, 나)의 방향이 됩니다. (노란색) 이해가 되시나요?
알루미늄 막대를 빠르게 움직인다는 것은 힘의 세기를 증가시키는 것이죠. 어떻게 하면 될까요? 자석의 세기를 증가시키거나 전류의 세기를 증가시키면 되겠네요. 문제에 보시면 니크롬선이 있네요. 현재는 C 위치에 있는데, 만약 A로 가까이 가져가면 어떤 변화가 있을까요? 니크롬선은 저항입니다. 저항의 길이가 길면 저항이 크고, 길이가 작으면 저항도 작아지죠. 저항과 전류는 반비례이죠. 따라서 니크롬선이 A에 가져가면 저항이 작아지게 되어 전류는 증가하게 됩니다.
그럼 정답은 찾아보세요^^
전동기(자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘-3)
문제풀이
전동기도 자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 이용한 기구입니다. 위에 있는 문제처럼 전류의 방향, 자기장의 방향을 찾고나서 힘의 방향을 찾으면 되는데요~~ 한번 찾아보세요^^
힘의 방향이 두군데이죠? AB와 CD구간에서 힘의 방향이 다르죠. 왜? 전류의 방향이 반대라서 그래요~
AB구간에서는 아래쪽으로 힘을 받고, CD구간에서는 위쪽으로 힘을 받게 됩니다. 그러면 전동기는 반시계방향으로 회전하게 되죠~~ 그럼 정답 찾을 수 있으시죠??
전동기 2
문제풀이
문제만 보시면 어떠세요?? 어렵나요?? 이 문제에서 전류의 방향을 찾아서 자기장의 방향을 찾는 것이 관건입니다. 그럼 코일에서 자기장의 방향 찾아보세요^^
위 사진을 문제에 적용을 하면
그림에서 A가 N극이 됩니다. 그럼 A쪽에 자석 N극이 있으니까, 척력이 작용하여 밀어내죠? 그럼 A는 오른쪽으로 시계방향으로 회전하게 됩니다. 이해가 되시나요??
그럼 정답을 찾아보세요^^
이상 자기장속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘에 대한 문제풀이 였습니다. ^^ 이해를 하는데 도움이 되었으면 하네요^^
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