7차시 · 코일 주위의 자기장

① 자기장 방향의 기준은 바늘의 N극이다. S극은 그 반대쪽을 가리키므로 틀린 설명이다.

② 나침반의 N극 방향을 관찰하면 그 지점의 자기장 방향을 확인할 수 있다.

③ 막대자석 바깥에서는 자기장이 N극에서 나와 S극으로 들어간다.

④ 자석끼리 끌어당기거나 밀어내는 힘이 자기력이다.

⑤ 자기력이 작용하는 공간을 자기장이라고 한다.

① (나)는 자석 위의 중앙이다. 바깥 자기장은 오른쪽 N에서 왼쪽 S로 향하므로 빨간 N극이 왼쪽이어야 한다.

② (다)는 N극 오른쪽에 있다. 빨간 N극이 자석에서 멀어지는 오른쪽을 향하므로 옳다.

③ (라)는 자석 아래의 중앙이다. 이곳도 오른쪽 N에서 왼쪽 S로 향하므로 왼쪽이어야 한다.

④ (마)는 N극의 오른쪽 위에 있다. 자기장은 오른쪽 위로 나가므로 제시된 왼쪽 아래 방향은 옳지 않다.

⑤ (가)는 S극 왼쪽에 있다. 자기장이 S극으로 들어가므로 빨간 N극은 오른쪽을 향해야 한다.

① 막대자석 주위와 비슷한 모양은 코일 바깥의 자기장이다. 코일 안쪽은 축 방향으로 거의 나란하다.

② 코일 바깥의 자기장은 N극에서 나와 S극으로 굽어 들어간다. 직선 모양이라는 설명은 안쪽과 바깥쪽을 바꾸었다.

③ 코일에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 생긴다.

④ 전류 세기의 변화는 자기장 세기를 바꾼다. 전류 방향을 유지하면 자기장 방향도 유지된다.

⑤ 같은 세기의 전류에서 방향만 바꾸면 자기장 방향이 바뀐다. 자기장 세기를 바꾸는 조건으로 짝지은 것은 틀리다.

ㄱ 나침반 바늘은 전류 없이도 자석의 성질을 지닌 영구 자석이다.

ㄴ 스피커는 전류가 흐르는 코일과 자석을 이용한다.

ㄷ 냉장고 문에 붙이는 자석은 전류 없이도 붙는 영구 자석이다.

ㄹ 자기 부상 열차는 전류로 만드는 전자석을 이용한다.

① ㄴ 스피커는 전자석을 이용하지만 ㄱ 나침반의 바늘은 영구 자석이다.

② ㄱ 나침반과 ㄷ 냉장고 자석은 모두 전원이 없어도 자석의 성질을 지닌다.

③ ㄹ 자기 부상 열차는 전자석을 이용하지만 ㄱ 나침반은 전자석의 예가 아니다.

④ ㄴ은 옳지만 ㄷ 냉장고 자석은 영구 자석이며, ㄹ을 빠뜨렸다.

⑤ ㄴ 스피커와 ㄹ 자기 부상 열차는 전류를 흘려 만드는 자기 작용을 이용한다.

ㄱ 전류가 흐를 때 코일의 자기장이 생긴다. 스위치를 열면 바늘이 북쪽으로 돌아간 관찰과 맞다.

ㄴ 스위치를 열어 전류를 끊으면 코일의 자석 성질이 사라진다.

ㄷ 전지의 극을 바꾸자 N극이 서쪽에서 동쪽으로 바뀌었다. 전류 방향을 바꾸면 자기장 방향도 반대가 된다.

① ㄱ은 옳지만 전류를 반대로 하면 장 방향도 반대가 된다는 ㄷ을 빠뜨렸다.

② ㄱ은 옳다. ㄴ은 틀리다. 스위치를 열면 코일을 만드는 전류가 끊겨 코일의 자기장이 사라진다.

③ 전류가 흐를 때 코일의 자기장이 생기고(ㄱ), 전류 방향을 바꾸면 서쪽과 동쪽이 뒤바뀐다(ㄷ).

④ ㄷ은 옳지만 ㄴ의 “자석 성질을 그대로 지닌다”는 설명은 전류가 끊긴 코일에 맞지 않는다.

⑤ ㄱ·ㄷ은 옳지만 전류를 끊어도 자석 성질이 남는다는 ㄴ이 포함되어 틀리다.

ㄱ 전류가 흐르는 코일 주위에는 자기장이 생긴다.

ㄴ 앞쪽 전류가 아래이면 오른쪽 끝이 N극이다. 오른쪽 나침반 N극은 코일에서 나오는 오른쪽을 향한다.

ㄷ 전류를 반대로 하면 코일의 극이 바뀌므로 나침반 N극도 반대로 향한다.

① ㄱ은 옳지만 전류를 반대로 하면 바늘도 반대로 도는 ㄷ을 빠뜨렸다.

② ㄱ은 옳다. ㄴ은 틀리다. 현재 오른쪽 끝은 N극이므로 나침반 N극은 오른쪽을 향한다.

③ 전류가 흐르므로 자기장이 생기고(ㄱ), 전류 방향을 바꾸면 극과 바늘 방향이 바뀐다(ㄷ).

④ ㄷ은 옳지만 현재 바늘 N극이 왼쪽이라는 ㄴ은 틀리다.

⑤ ㄱ·ㄷ은 옳다. 오른쪽 N극에서 바늘 N극이 멀어져야 하므로 ㄴ이 포함된 이 조합은 틀리다.

① 이 코일의 두 극은 축의 양 끝에 생긴다. 전류 방향과 감기는 방향을 보아야 하며 언제나 위쪽이 N극인 것은 아니다.

② 전류를 반대로 하면 감기는 방향도 반대가 되어 N극과 S극의 위치가 서로 바뀐다.

③ 앞쪽 전류가 아래이므로 왼쪽 ㉠은 S극이다.

④ 오른손 네 손가락을 앞쪽 아래 전류에 맞추면 엄지가 오른쪽 ㉡을 가리키므로 N극이다.

⑤ 전류가 흐르는 코일은 자석처럼 양 끝에 N극과 S극이 생긴다.

ㄱ A에서 B로 전류가 세지자 붙은 클립이 4개에서 8개로 늘었다. 전류가 셀수록 전자석이 세진다.

ㄴ B와 C는 전류 방향만 반대이고 클립 수는 8개로 같다. 방향만 바꾸면 자기장의 세기는 같다.

ㄷ 전류 방향을 반대로 하면 N극과 S극의 위치가 바뀐다. 같은 클립 수는 극도 같다는 뜻이 아니다.

① ㄱ은 맞지만 B와 C에서 같은 클립 수로 확인한 ㄴ을 빠뜨렸다.

② A→B는 전류가 세질수록 전자석이 세짐(ㄱ), B↔C는 같은 세기에서 방향만 바꾸면 세기가 같음(ㄴ)을 보여 준다.

③ ㄱ은 옳지만 ㄷ은 틀리다. 전류 방향이 바뀌면 못의 양 끝에 생기는 극은 반대가 된다.

④ ㄴ은 옳다. 클립 수가 같은 사실을 극까지 같다는 ㄷ의 근거로 사용할 수 없다.

⑤ ㄱ·ㄴ은 옳지만 전류 방향을 바꿔도 극이 같다는 ㄷ은 틀리다.

① 철심을 넣은 코일에 전류를 흘려 전자석을 만든다는 구성 설명이다.

② 전류의 세기를 조절하면 자기장의 세기를, 전류의 방향을 바꾸면 자기장의 방향을 조절할 수 있다.

③ 같은 코일에서 전류가 세질수록 전자석의 자기장이 세진다.

④ 전류를 반대로 하면 오른손 엄지 방향도 반대여서 두 극의 위치가 바뀐다.

⑤ 스위치를 열면 전류가 끊겨 전자석의 자석 성질이 사라진다. 그대로 유지된다는 설명은 틀리다.

① (다)는 앞쪽 아래 전류와 왼쪽 S·오른쪽 N이 함께 맞다.

② (라)는 양 끝을 모두 N극으로 나타냈다. 앞쪽 위 전류라면 왼쪽 N·오른쪽 S여야 한다.

③ (마)는 양 끝을 모두 S극으로 나타냈다. 앞쪽 아래 전류라면 왼쪽 S·오른쪽 N이어야 한다.

④ (가)는 앞쪽 아래 전류인데 극을 왼쪽 N·오른쪽 S로 뒤바꾸어 표시했다.

⑤ (나)는 앞쪽 위 전류인데 극을 왼쪽 S·오른쪽 N으로 뒤바꾸어 표시했다.

① 전류를 끊으면 전자석의 자석 성질이 사라진다. 계속 붙잡는 것이 전자석의 장점은 아니다.

② 전류를 켜면 붙잡고 끊으면 놓을 수 있으므로, 트럭 위의 원하는 위치에서 고철을 내려놓을 수 있다.

③ 같은 전자석의 전류를 세게 하면 끌어당기는 힘도 커진다. 늘 일정한 것은 아니다.

④ 영구 자석이 언제나 전자석보다 세다고 정해져 있지 않다. 이 기중기에 전자석을 쓰는 까닭은 전류를 끊어 원하는 곳에 고철을 놓을 수 있기 때문이다.

⑤ 전류 방향을 바꾸면 N극이 생기는 쪽도 바뀐다.

ㄱ 전자석 A의 오른쪽 N극과 막대자석 N극이 마주 보므로 서로 밀어낸다.

ㄴ 전지의 극을 바꾸면 A의 오른쪽이 S극으로 바뀐다. S극과 N극이 마주 보므로 끌어당긴다.

ㄷ 전지를 직렬로 더 연결하여 전류를 세게 하면 두 자석 사이의 자기력이 커진다.

ㄹ 전류를 끊으면 전자석의 자석 성질이 사라진다. 오른쪽 끝이 N극으로 남는 것이 아니다.

① ㄱ·ㄴ은 옳지만 전류가 세질수록 힘도 커진다는 ㄷ을 빠뜨렸다.

② ㄱ·ㄷ은 옳지만 전류 방향을 바꾸면 끌어당긴다는 ㄴ도 옳다.

③ ㄱ은 옳다. ㄹ은 틀리다. 전류가 끊긴 전자석의 오른쪽 끝에 N극이 그대로 남지 않는다.

④ ㄴ·ㄷ은 옳지만 현재 N극끼리 밀어낸다는 ㄱ을 빠뜨렸다.

⑤ 같은 극은 밀어내고(ㄱ), 전류를 뒤집으면 다른 극이 마주 보며(ㄴ), 전류를 세게 하면 힘이 커진다(ㄷ).

① A 동쪽·B 북쪽은 도선에서 멀어지는 방향이다. 자기장은 원의 접선 방향이므로 틀리다.

② A 남쪽·B 동쪽은 시계 방향의 장이다. 현재 ⊙ 전류에서는 반시계 방향이다.

③ A 북쪽은 맞지만 B에서도 북쪽인 것은 아니다. B의 접선은 서쪽이다.

④ 반시계 방향 원의 접선을 읽으면 A는 북쪽, B는 서쪽이다.

⑤ A 서쪽·B 남쪽은 도선 쪽을 향하는 방향이다. 자기장은 도선을 중심으로 한 원의 접선 방향이다.

ㄱ 원형 도선의 전류가 셀수록 중심 O의 자기장이 세진다.

ㄴ 앞쪽 전류가 위로 흐르는 방향에 오른손 손가락을 맞추면 엄지가 왼쪽이다. O의 자기장은 원의 면에 수직인 왼쪽이다.

ㄷ 전류 방향을 반대로 하면 오른손 엄지 방향도 바뀌므로 O의 자기장 방향도 반대가 된다.

① ㄱ은 옳지만 중심의 장이 고리 평면에 수직인 왼쪽이라는 ㄴ도 옳다.

② ㄴ은 옳지만 전류가 세질수록 중심 자기장이 세진다는 ㄱ을 빠뜨렸다.

③ ㄷ은 틀리다. 같은 고리에서 전류 방향을 반대로 하면 중심의 자기장 방향도 반대가 된다.

④ 전류가 세지면 장도 세지고(ㄱ), 주어진 전류에서 중심의 장은 왼쪽이며 고리 평면에 수직이다(ㄴ).

⑤ ㄴ은 옳지만 전류를 바꾸어도 장 방향이 같다는 ㄷ은 틀리다.

극 판단 네 손가락을 앞쪽 아래 전류에 맞추면 엄지가 오른쪽이므로 오른쪽 N, 왼쪽 S이다.

힘과 원인 코일의 S극과 자석의 N극이 마주 보는 서로 다른 극이므로 서로 끌어당긴다.

서술 점검 앞쪽 전류가 아래이면 코일 왼쪽은 S극이다. 자석 N극과 서로 다른 극이 마주 보므로 끌어당긴다. 극만 쓰지 말고 힘과 까닭까지 쓴다.

A와 B (가)의 앞쪽 위 전류를 오른손 손가락에 맞추면 엄지가 왼쪽을 가리키므로 A=N, B=S이다.

마주 보는 극 반발하려면 같은 극이 마주 보아야 하므로 (나)의 왼쪽 끝도 S극이다.

전류 a (나)의 오른쪽이 N극이려면 앞쪽 전류는 아래 방향 a이다.

서술 점검 (가)는 A=N극, B=S극이다. 서로 밀어내므로 (나)의 왼쪽도 S극이어야 한다. 따라서 (나)의 앞쪽 전류는 아래 방향 a이다.