수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 10번, 전자기유도, 유도 전류

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2023.03.27 - [과학/물리학 문제 풀이 2023학년도 수능] - 수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 9번, 운동량과 충격량, 운동량 보존 법칙

수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 9번, 운동량과 충격량, 운동량 보존 법칙

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이번글은

2023학년도 수능

(2022년도에 치러짐)

물리학1 - 10번 문제 풀이입니다

 

문제는 다음과 같습니다

문제의 저작권은 한국교육과정평가원에 있습니다

글의 순서는

1. 전자기 유도

2. 문제풀이

입니다

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1. 전자기 유도

 

1) 닫힌 회로, 열린 회로

닫힌 회로 열린 회로 비교

전기회로의 용어 중에

닫힌 회로와 열린회로가 있습니다

 

닫힌회로는

전자가 순환이 가능한

즉, 연결이 끊어지지 않은 회로입니다

열린회로는

전자의 순환이 불가능한

즉, 연결이 끊어진 회로입니다

 

회로에 전압이 걸리더라도

회로가 닫혀있지 않으면

전기는 흐를 수 없습니다

 

또한 아래에서 설명할 전자기 유도도

열린회로에서는 일어나지 않습니다

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2) 전자기 유도

전자기 유도

전자기 유도는

말그대로 전기와 자기가 유도되는 현상입니다

 

현상으로 보면

닫힌회로 내부의 자기선속(자기장의 총량)이 변하면

그 변화를 방해하는 방향으로

전압이 생성됩니다

이를 유도전압이라고 합니다

 

유도전압은 전류를 만들고

전류는 자기장을 만들어서

자기장의 변화를 방해합니다

 

이를 식으로 나타내면

유도전압 공식

입니다

의미는 시간에 따른 자속의 변화가

전압을 만들어낸다

-의 부호는 자속의 변화와

반대라는 의미입니다

 

보통 물리학1의 수준에서는

유도전압 공식, 등속이며 너비가 변하지 않는 경우

와 같이 표현됩니다

 

여기서

B는 내부를 관통하는 자기장

l은 자기장이 변화하는 부분의 너비

(보통 회로의 너비와 같습니다)

v는 회로의 이동속도 입니다

 

l과 v를 곱하면

1초 동안 변하는 넓이가 되며

 

여기서 자기장을 곱하면

1초에 변하는 자속의 양의 되므로

처음 제시한 식과 같아짐을 알 수 있습니다

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2. 문제풀이

문제의 저작권은 한국교육과정평가원에 있습니다

ㄱ)

문제의 조건에서

p점이 7d를 지날 때

유도 전류는 0이라고 제시합니다

이를 통해 p가 7d인 순간

닫힌 회로 내부의 자기장의 변화는

없어야 하므로

I에서 줄어드는 x방향의 자기장이

III에서 보충되어야 하므로

III의 자기장의 방향은 I과 같습니다

ㄱ은 맞습니다

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ㄴ)

p가 3d를 지날 때

x방향으로 자기장의 변화가 있으므로

유도 전류는 나오는 방향으로

형성되어야 합니다

 

닫힌 회로 내부에서 자기장이

종이면에서 나오는 방향이기 위해서는

유도전류의 방향은 반시계 방향입니다

p에서의 전류의 방향은 위쪽(+y) 이므로

ㄴ은 맞습니다

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ㄷ)

유도전류의 세기는

자속의 변화량에 영향을 받습니다

5d에서 유의할 점은

I영역의 자속은 닫힌 회로 내부에서

변화하지 않는 다는 것입니다

즉 II영역에만 영향을 받습니다

 

이를 통해 3d와 5d에서는

유도 전류의 방향은 반대지만

그 크기는 같음을 알 수 있습니다

ㄷ은 틀렸습니

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ㄱ, ㄴ이 맞으므로

정답은 3번입니다

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이번글에서는

2023학년도 수능

(2022년도에 치러짐)

물리학1 - 10번 문제 풀이와

전자기 유도에 대하여

이야기하였습니다

 

다음글은 11번 풀이입니다

2023.03.29 - [과학/물리학 문제 풀이 2023학년도 수능] - 수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 11번, 스넬의 법칙, 전반사, 빛의 굴절

수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 11번, 스넬의 법칙, 전반사, 빛의 굴절

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