패러데이의 전자유도 법칙 및 렌쯔의 법칙

장시간 공부 척추 컨디션 필수 – 에렉투스 모션 데스크
장시간 공부에 필수 – 시디즈 의자
기술사 답안지 규격 태블릿 – 갤럭시 탭 S9 울트라
부드러운 필기감 일제 볼펜 – 파일롯 G2-Pro(리필)
스프링제본 노트 5부

최저가 보러가기

파트너스 활동으로 수수료를 지급받습니다.

패러데이의 전자유도 법칙 및 렌쯔의 법칙은 자속의 변화에 의해 유기 기전력이 발생하는 현상을 설명하는 기본 법칙입니다. 이 법칙은 전기기기, 발전기, 변압기 등 다양한 전기적 기계의 원리를 설명하는 중요한 이론으로, 전자기학의 근간을 이룹니다. 다음에서 Faraday의 전자유도 법칙을 자세히 설명하겠습니다.

Table of Contents

1. 전자유도의 정의

전자유도는 자기장이 시간적으로 변화할 때, 그에 따른 전기장이 유도되는 현상입니다. 즉, 회로 A에 전류를 흘리면, 그 회로를 통해 자기장(B)이 형성되고, 이 자기장이 시간에 따라 변화하면 그 변화는 회로 B에 전류를 유도시킵니다.

회로 A에 전류를 흘리지 않으면 회로 B에는 전류가 흐르지 않습니다.
하지만, 회로 A에 흐르는 전류가 시간에 따라 변화하면, 회로 B에 유기 기전력이 발생하며 전류가 흐릅니다.

이 현상을 통해 자기장이 변화하면 전류가 유도된다는 것을 알 수 있습니다.

2. Faraday의 전자유도 법칙

Faraday는 전자유도 현상을 수학적으로 표현했습니다. 이 법칙에 따르면, 어떤 폐회로에서 시간적으로 변화하는 자기장은 그 회로에 기전력(e)을 유도합니다.

기전력의 크기는 자속의 변화율에 비례합니다.
이는 다음과 같은 식으로 표현됩니다.

$$
e = – \frac{d\Phi}{dt}
$$

여기서,

$e$는 유기된 기전력 (V),
$\Phi$는 자속 (Wb),
$t$는 시간 (s)입니다.

음의 부호는 Lenz의 법칙에 의해 결정되며, 이는 유도된 전류가 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다는 것을 의미합니다.

3. Lenz의 법칙

Lenz의 법칙은 Faraday의 전자유도 법칙을 보완하는 법칙으로, 유도된 전류의 방향이 항상 자속의 변화를 저항하는 방향으로 흐른다는 법칙입니다. 즉, 자기장의 변화가 증가하면 그 변화에 저항하는 전류가 발생하며, 감소하면 이를 보충하려는 전류가 흐릅니다.

Lenz의 법칙에 의해 유도된 기전력은 다음과 같이 표현됩니다:

$$
e = – N \frac{d\Phi}{dt}
$$

여기서,

$N$은 코일의 권수입니다.

4. 패러데이의 법칙의 응용

Faraday의 전자유도 법칙은 전자기기 및 전기 공학에서 매우 중요한 원리로, 다음과 같은 다양한 분야에 응용됩니다.

변압기: 서로 다른 권수를 가진 코일에 의해 전압이 변환되는 원리.
발전기: 회전하는 코일에 의해 자속이 변화하면서 전류가 유도되는 원리.
전동기: 회로에 전류를 흘려 자기장을 형성하여 회전을 유도하는 원리.

5. 결론

패러데이의 전자유도 법칙 개념은 전기적 장치들의 동작 원리를 설명하는 매우 중요한 법칙입니다. 특히, 자속의 시간적 변화에 따른 전기장의 유도를 설명하여 전기 공학의 이론적 기초를 제공합니다. 이 법칙은 발전기, 변압기, 전동기 등 다양한 전기 기기의 설계와 운전에 중요한 역할을 합니다.

필승! 발송배전기술사 합격 필수템 Best Values