통합과학 - 전자기 유도 문제 1편 : 풀이방법

통합과학 4단원 '전자기 유도' 문제 1편입니다.

 

다소 난이도가 있는 문제들을 가져와보았습니다.

 

 

문제 아래에 있는 저의 [해설]을 보시고 여러분의 생각과 비교해보세요.

 

 

그럼 시작해보겠습니다!

 

 

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[해설] (나)에서 t2는 코일과 자석의 윗면이 가까워지고 있는 시기입니다.

 

이때 코일에는 화살표 방향으로 유도전류가 흐르고 있습니다.

 

 

그러므로 코일의 아래쪽은 N극이 형성되고 있는 것입니다.

 

따라서 자석의 윗면은 N극이여야 합니다.

 

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t1인 순간에는 유도전류가 흐르지 않겠습니다.

 

유도전류가 흐르려면 자기장의 변화가 있어야 하니까요.

 

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t3는 코일과 자석의 윗면이 가까워지고 있는 시기입니다.

 

그러므로 t3에서는 t2 시기의 유도 전류 방향과 동일해야 합니다.

 

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위 문제의 답은 ㄴ 입니다.

 

 

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[해설] x = 7d 일때 p에서 유도 전류가 흐르지 않아야 합니다.

 

 

p점을 x = 7d 에 가져다 놓아보세요.

 

그리고 미세하게 오른쪽으로 이동하고 있다고 상상해봅시다.

 

금속 고리는 영역 II를 항상 품고 있습니다.

 

그러므로 영역 II에 의한 자기장 변화는 없는 것입니다.

 

만약 영역 I의 자기장 방향이 "⦁" 라고 해봅시다.

 

미세하게 오른쪽으로 이동하면, 영역 III에 의해 수직으로 들어오는 자기장이 많아집니다.

 

영역 I에 의해 수직으로 나오는 자기장은 적어집니다.

 

영역 I과 영역 III을 동시에 생각해보면 결국 금속 고리 내부의 자기장 변화는 생기게 되므로 모순입니다.

 

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따라서 영역 I의 자기장 방향은 "x"가 되어야 합니다.

 

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p점을 x = 5d 에 가져다 놓아봅시다.

 

그리고 미세하게 오른쪽으로 이동하고 있다고 상상해봅시다.

 

금속 고리는 영역 I를 항상 품고 있습니다.

 

그러므로 영역 I에 의한 자기장 변화는 없는 것입니다.

 

하지만 영역 II에 의해 수직으로 나오는 자기장이 점점 많아지고 있습니다.

 

그러므로 p에 흐르는 유도 전류의 방향은 -y 입니다.

 

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위 문제의 답은 ㄱ,ㄴ 입니다.

 

 

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[해설] 2차 코일을 많이 감게 되면 V2가 증가합니다.

 

코일을 많이 감기전과 비교하여 공급되는 전력은 동일하므로 I2는 감소하게 되겠습니다.

 

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변압기도 전자기 유도를 이용한 장치입니다.

 

1차 코일에 직류전원이 연결되어있다면 자기장의 변화가 생기지 않습니다.

 

자기장의 변화가 없으면 2차 코일에 전력은 공급되지 않을 것입니다.

 

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위 문제의 답은 ㄷ 입니다.

 

 

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수고하셨습니다.