01 그림 (가)는 점전하 A가 만든 전기장을, (나)는 x축 상에 고정된 점전하 A, B가 만든 전기장을 전기력선으로 방향 표시 없이 나타낸 것이다. P는 x축 상에 고정된 점이다.

Ⅱ. 물질과 전자기장 / 1. 전자기장

중단원 문제

(가)                    (나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. B는 양(+)전하이다. ㄴ. 전하량은 A가 B보다 크다. ㄷ. P에서 전기장의 방향은 -x이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

02 그림과 같이 점전하 A, B가 x축에 고정되어 있고, [eqn: x]축의 점 p, q, r와 A, B는 각각 같은 거리 d만큼 떨어져 있다. B는 양(+)전하이고, r에서 전기장은 0이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① A는 양(+)전하이다.

② 전하량은 A가 B보다 크다.

③ p에서 전기장의 방향은 [eqn: +x]이다.

④ 전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 크다.

⑤ q에 가만히 놓은 음(-)전하에 작용하는 전기력의 방

향은 [eqn: -x] 이다.

03 그림 (가)는 대전되지 않은 동일한 금속구 A, B를 접촉시킨 상태에서 음(-)으로 대전된 막대를 금속구 B에 접촉시킨 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서 대전된 막대를 멀리하고 A와 B를 떼어 놓은 것을 나타낸 것이다. 점 O, P는 B로부터 떨어진 거리가 같다.

(가)                    (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 A와 B에 대전된 전하의 종류는 반대이다. ㄴ. (나)에서 전기장의 세기는 O에서가 P에서보다 작다. ㄷ. (나)의 P에서 전기장의 방향은 오른쪽이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

04 그림 (가)는 절연된 실에 매달린 대전되지 않은 A와 대전된 금속 막대가 접촉한 것을, (나)는 막대와 접촉한 A를 양(+)으로 대전된 물체 B에 접근시켰을 때 서로 끌어당기는 전기력이 작용하는 것을 나타낸 것이다.

(가)               (나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (나)에서 A는 음(-)으로 대전되어 있다. ㄴ. (가)에서 전자는 금속 막대에서 A로 이동하였다. ㄷ. 금속 막대는 B와 같은 종류의 전하를 띤다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

05 그림은 철수가 대전되지 않은 검전기의 금속판에 음(-)전하로 대전된 막대를 접촉시켰을 때 금속박이 벌어진 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 전자가 막대에서 검전기로 이동한다.

② 검전기는 음(-)으로 대전된다.

③ 막대의 전하량은 금속판에 접촉시키기 전이 금속판에

접촉시킨 후보다 크다.

④ 막대를 금속판에서 떼내면 금속판과 금속박은 다른 종

류의 전하로 대전된다.

⑤ 검전기를 접지시키면 금속박은 오므라든다.

06 그림과 같이 수평면에 고정 된 무한히 긴 두 직선 도선에 각각 일정한 세기의 전류 [eqn: I_{rm{A}], [eqn: I_{rm{B}]가 흐른다. 수평면 위의 세 점 a, b, c는 두 도선으로부터 거리가 같고, a에서 전류에 의한 자기장의 방향은 수평면을 수직으로 들어가는 방향이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. [eqn: I_{rmA}>I_{rmB}]이다. ㄴ. 전류에 의한 자기장의 방향은 a에서와 b에서가 같다. ㄷ. 전류에 의한 자기장의 세기는 a와 c에서 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림과 같이 전원 장

치에 직선 도선, 가변 저

항기, 스위치를 연결한

뒤, 직선 도선으로부터

가까운 곳에 나침반 A,

먼 곳에 나침반 B를 놓

고 스위치를 닫아 나침

반의 자침이 회전하는 방향과 회전한 각도를 측정하였더니 결과가 표와 같았다.

나침반	A	B
자침의 회전 각도	[eqn: theta_{rmA}]	[eqn: theta_{rmB}]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 자침의 회전각은 [eqn: theta_{rmA}>theta_{rmB}]이다. ㄴ. 자침의 회전 방향은 A와 B에서 같다. ㄷ. 전원 장치의 극을 반대로 하면 회전각의 대소 관계 가 바뀐다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

08 그림과 같이 원형 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장에 의해 원형 도선 주변의 철가루들이 배열되었다. 원형 도선 중심 O에서 자기장의 방향은 P → Q이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장의 효과는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. 원형 도선에 흐르는 전류의 방향은 a이다. ㄴ. 원형 도선에 흐르는 전류의 세기가 증가하면 O에서 자기장의 세기도 증가한다. ㄷ. 전류가 만드는 자기장에 의한 철가루들의 자기화 방향은 P와 Q에서 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림 (가)와 같이 강자성 막대를 솔레노이드에 넣고 전류를 흘려 주었다. 그림 (나)는 (가)에서 막대를 꺼내 P가 위쪽으로 가도록 하여 원형 도선을 향해 접근시키는 것을 나타낸 것이다.

(가)                  (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 솔레노이드 내부에 형성된 자기장의 방향과 막대의 원자 자석에 의한 자기장의 정렬 방향은 반대 이다. ㄴ. (나)에서 막대의 P쪽이 S극이다. ㄷ. (나)에서 원형 도선에 흐르는 유도 전류의 방향은 b이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

10 그림 (가)는 자기화 되어 있지 않은 막대 A, B에 각각 자석을 가까이 가져갈 때, A는 자석에 의해 척력을 받고 B는 자석에 의해 인력을 받는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 A, B를 자기화 되어 있지 않은 철 클립에 갖다 대었을 때 B에만 클립이 붙는 것을 나타낸 것이다.

(가)                       (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 A와 B의 원자 자석에 의한 자기장의 정렬 방향은 같다. ㄴ. A는 반자성체이다. ㄷ. (나)에서 B에 붙은 클립은 자기화 되어 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

11 그림과 같이 자석이 낙하하여 코일 P, Q가 감긴 유리관 속을 통과하였다. 자석이 코일을 통과할 때, 코일에 연결된 각각의 전구에 불이 켜졌다. 점 a, b, c는 자석이 낙하하는 경로 상에 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을

<보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. P에 흐르는 유도 전류의 방향은 자석이 a를 지날 때와 b를 지날 때 반대이다. ㄴ. Q에 흐르는 유도 전류의 세기는 자석이 a를 지날 때가 b를 지날 때 보다 크다. ㄷ. 자석의 역학적 에너지는 자석이 b를 지날 때가 c를 지날때 보다 크다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

12 그림은 관의 길이가 같은 구리 관과 플라스틱 관 위의 같은 높이에서 각각의 관 속으로 동일한 자석을 동시에 가만히 놓는 모습을 나타낸 것이다. P점은 구리관 속을 통과한 자석이 지나는 지점이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석의 크기는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. 관 속을 먼저 통과하는 자석은 플라스틱 관을 통과 하는 자석이다. ㄴ. 자석이 구리 관을 지날 때 구리 관에 유도 전류가 흐른다. ㄷ. 자석이 P를 지날 때 구리 관과 자석 사이에 척력이 작용한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

정답과 해설

01 ⑤   02 ③   03 ②   04 ③   05 ④   06 ④

07 ①   08 ⑤   09 ①   10 ⑤   11 ④   12 ③

01

ㄱ. (가)에서 A로 전기력선이 들어가므로 A는 음(-)전하

이다. (나)에서 A와 B의 전기력선이 반발하지 않고 이어

지므로 A와 B는 다른 종류의 전하이다. 따라서 B는 양(+)전하이다.

ㄴ. (나)에서 전기력선의 개수가 A가 B보다 많으므로 전하량은 A가 B보다 크다. (A가 하트의 뾰족점)

ㄷ. P에 놓인 양(+)전하는 A에 의한 인력과 B에 의한 척력 받게되어 [eqn: -x]방향으로 전기력을 받는다. 따라서 P점에서 전기장의 방 향은 [eqn: -x]이다.

02

③ p점에 양(+)전하를 놓으면 A와 B 모두에게서 척력을 받게 되므로 전기장의 방향은 [eqn: -x]이다.

① A와 B 사이인 r점에서 전기장이 0이므로 A와 B는 같은 종류의 전하이다. 따라서 A는 양(+)전하

오답 체크

이다.

② 전기장이 0인 r점이 B에 가까우므로 전하량은 A가 B보다 크다.

④ p점에서는 양(+)전하가 A, B 모두에게 같은 방향으로 전기력을 받고, q점에서는 A와 B로부터 받는 전기력의 방향이 반대이다. 따라서 A로부터 같은 거리에 떨어진 p점과 q점에서 전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 크다.

⑤ q에 가만히 놓은 음(-)전하가 받는 전기력의 방향은 q에서 전기장의 반대이므로 [eqn: -x] 방향이다.

03

ㄴ. (나)의 A와 B는 음(-)으로 대전되어 있다. (나)의 O점에서는 A에 의한 전기장이 왼쪽이고 B에 의한 전기장이 오른쪽이라서 합성 전기장은 줄어든다. (나)의 P점에서는 A에 의한 전기장과 B에 의한 전기장이 둘 다 왼쪽이라서 합성 전기장은 커진다.

따라서, 전기장의 세기는 P점이 O점에서보다 크다.

ㄱ. A와 B가 접촉되어 있고, 음(-)으로 대전된 막대가 B에 접촉하므로 A와 B는 모두 음(-)으로 대전된다.

오답 체크

ㄷ. A와 B 모두 음(-)전하이므로 P점에 놓인 양(+)전하

에는 A와 B에 의한 인력이 작용한다. 따라서 P점에서 전기장의 방향은 왼쪽이다.

04

ㄴ. (나)에서 양(+)으로 대전된 B와 A는 인력이 작용하므로 A는 음(-)으로 대전되어 있다.

ㄴ. 막대와의 접촉으로 인해 A가 음(-)전하를 띠게 되므로 막대에 있던 전자들 중에서 일부가 A로 이동하

였다.

ㄷ. 막대는 음(-)으로, B는 양(+)으로 대전되어 있다.

오답 체크

05

① 음(-)으로 대전된 막대를 검전기에 접촉시키면 전자들끼리의 척력 때문에 막대와 검전기에 골고루 퍼지게 된다.

② 전자들 중에서 일부가 검전기로 이동했으므로 검전기는 음(-)으로 대전된다.

③ 전자가 막대에서 검전기로 이동했으므로 막대의 전하량은 금속판에 접촉시키기 전이 금속판에 접촉시킨 후보다 크다.

④ 막대를 금속판에서 떼면 금속판과 금속박은 모두 음(-)으로 대전된다. □ 틀린 진술

⑤ 검전기를 접지시키면 검전기의 전자들이 빠져나가므로 금속박은 중성이 되어 오므라든다.

06

전류 [eqn: I_{rmA]가 흐르는 도선을 A, 전류 [eqn: I_{rmB]가 흐르는 도선을 B라 하면 각 영역에서 두 도선에 의한 자기장은 그림과 같다. 즉, 2사분면과 4사분면에서는 두 직선 전류에 의한 자기장이 서로 반대 방향이다.

ㄴ. 점 a에서 전류에 의한 자기장은 수평면을 수직으로 들어가는 방향이고, 점 b에서 전류에 의한 자기장도 수평

면을 수직으로 들어가는 방향이다.

ㄷ. 점 a, c에서 두 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향이 반대이고, B에 의한 자기장의 세기가 A에 의한 자기장의 세기보다 더 크므로 각 점에서 자기장의 세기는 (B에 의한 자기장의 세기) - (A에 의한 자기장의 세기)

이다. 따라서 점 a, c에서 자기장의 방향은 반대이지만 자기장의 세기는 같다.

ㄱ. 점 a에서 A에 의한 자기장은 수평면을 수직

오답 체크

으로 나오는 방향이고, B에 의한 자기장은 수평면을 수직

으로 들어가는 방향이다. a에서 두 도선에 흐르는 전류에 의한 합성 자기장의 방향이 수평면을 수직으로 들어가는 방향이므로 B에 의한 자기장의 세기가 A에 의한 자기장

의 세기보다 크다. 따라서 a점은두 도선으로부터 떨어진 거리가 같은 지점이므로 전류의 세기는 [eqn: I_{rmA}<I_{rmB]이다.

07

ㄱ. 도선에 전류가 없다면 A, B의 자침은 둘 다 북쪽을 가리킨다. 도선에 전류가 흐르면 도선 주변에 자기장이 형성되는데 도선에서 가까울수록 전류에 의한 자기장이 세어지므로 A의 자침이 B의 자침보다 더 크게 회전한다.

ㄴ. 도선의 전류가 윗방향이라면 A의 자침은 시계 방향으로 회전하여 북동쪽을 가리키고 B의 자침은 반시계 방향으로 회전하여 북서쪽을 가리킨다. 도선의 전류가 아랫방향이면 A는 북서쪽, B는 북동쪽을 가리킨다. 즉, 전류 방향에 상관 없이 자침의 회전 방향은 A와 B가 항상 반대이다.

오답 체크

ㄷ. 전류 방향이 바뀌면 자침의 회전 방향도 바뀌지만, 나침반 A가 B보다 전류의 영향을 더 크게 받는다는 사실

에는 변함이 없으므로 회전각의 대소 관계는 바뀌지 않는

다.

08

ㄱ. O에서 자기장의 방향이 P → Q이므로 앙페르 법칙을 적용시키면 원형 도선에 흐르는 전류의 방향은 a이다.

ㄴ. 원형 도선의 중심에서 자기장의 세기는 전류의 세기에 비례하므로 전류가 증가하면 자기장의 세기도 증가한다.

ㄷ. 점 P, Q는 중심을 잇는 직선상의 점이므로 원형 도선

에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향이 동일한 지점이다. 따라서 철가루들은 외부 자기장에 의해 배열하므로 동일

한 자기화 방향을 갖는다.

09

ㄴ. 솔레노이드에 흐르는 전류에 의한 내부 자기장의 방향

이 그림 (가)와 같으므로 강자성체의 원자 자석에 의한

자기장의 방향도 같다. 따라서 강자성체의 P는 S극이다.

(가)                    (나)

ㄱ. 강자성체의 원자 자석들은 외부 자기장의 방향으로 정렬되고, 외부 자기장이 사라져도 원자 자석들의 자기장 방향이 같은 방향으로 정렬되어 있어 자석의 효과가 오래 남아 있다.

오답 체크

ㄷ. (나)에서 강자성체는 아래쪽이 N극인 자석과 동일하

므로 그림과 같이 원형 도선에 자석이 접근하고 있는 것

과 같다. 따라서 원형 도선 내부를 통과하는 자기 선속이 증가하므로 이를 방해하는 방향으로 원형 도선에서 유도 전류의 방향은 a이다.

10

ㄴ. A는 자석과 척력이 작용하므로 반자성체, B는 자석과 인력이 작용하므로 상자성 또는 강자성체이다. 자석을 치

운 후에도 B는 자석의 효과가 남아 있으므로 B는 강자성

체이다.

ㄷ. 자석 효과가 남아 있는 강자성체인 B에 클립이 붙는 이유는 클립의 원자 자석들이 B가 만드는 자기장의 방향

과 같은 방향으로 정렬되었기 때문이다. 따라서 B에 붙은 클립은 자기화 되어 있다.

ㄱ. A는 반자성체이므로 원자 자석에 의한 자기장은 외부 자기장과 반대로 정렬되고, B는 강자성체이므로 원자 자석에 의한 자기장은 외부 자기장과 같은 방향으로 정렬된다. 따라서 A, B의 원자 자석에 의한 자기장의 정렬 방향은 반대이다.

오답 체크

11

ㄱ. 자석이 a를 지날 때는 자석이 코일 P를 향해 다가오

고 자석이 b를 지날 때는 자석이 코일 P에서 멀어지게 되

므로 P에 흐르는 유도 전류의 방향은 반대이다.

ㄷ. 자석의 운동으로 인해 코일에 전류가 만들어지는 전자기 유도현상은 역학적 에너지로 전기 에너지를 만드는 과정이다. 따라서 자석의 역학적 에너지는 자석이 낙하하면서 계속 감소하게 되므로 자석이 b를 지날 때가 c를 지날 때 보다 크다.

ㄴ. 코일에 흐르는 유도 전류의 세기는 센 자석이 빠르게 움직일 때 크다. a점은 b점보다 코일 Q로부터 멀리 있고, 자석이 낙하하면서 속력이 증가하게 되어 자석의 속력이 a보다 b에서 더 크다. 따라서 유도 전류의 세기는 자석이 a보다 b를 지날 때 더 크다.

오답 체크

12

ㄱ. 플라스틱 관에서는 전자기 유도 현상이 일어나지 않으므로 자석의 운동을 방해하는 힘이 나타나지 않는다. 따라서 전자기 유도현상에 의해 자석의 운동을 방해하는 힘이 나타나는 구리관보다 플라스틱 관에서 자석은 더 빨리 낙하하게 된다.

ㄴ. 구리관은 미세한 구리 코일이 연속으로 연결된 것이다. 따라서 자석의 낙하에 따른 자기 선속이 변화로 인해 구리 관에서는 유도 전류가 흐른다.

ㄷ. P점을 통과할 때 자석은 구리관에서 멀어

오답 체크

지고 있으므로 구리관에 흐르는 유도 전류의 방향은 자석

에게 인력을 작용 하도록 흐르게 된다.