[전기자기학] 전자유도 현상

전자유도현상

 

▶ 시간에 따라 변하는 자기장 내에 놓여 진 폐회로에는 기전력이 유기되어 유도전류가 흐른다.

 

시간적으로 변하는 자계 내에 폐루프가 있다면, 이폐루프에 기전력이 유기되여 전류가 발생한다.

 

두개의 폐루프 A/B 가 가까이 놓여 있을 때 폐회로 A의 스위치를 개폐시키면 전류의 흐름이 변화되고 이로 인해 자속이 변한다.

그러므로, 인접한 폐루프 B를 쇄교하는 자속이 변하여 기전력이 생겨난다.

폐루프 B에 검류계를 연결하면 기전력으로 인해 생긴 유도전류에 의해 지침이 움직이는 것을 볼 수 있다.

 

전자유도법칙을 적용할 때 자기 플럭스의 변화를 유발하는 조건

1. 회로를 자기장 방향으로 회전 시킨다.

2. 회로를 자기장에 수직 방향으로 이동시킨다.

3. 자기장 내에서 회로의 면적을 변화시킨다.

 

전자유도 현상을 이용한 대표적인 예

- 코일을 이용한 각종 회로

- 변압기,  발전기 등

 

 

렌츠(Lenz)의 법칙

 

▶ 유도기전력의 방향은 자속의 변화를 억제하는 방향으로 생겨서 변화되기 전의 상태를 유지하려는 성질을 갖는다.

 

렌츠의 법칙은 패러데이의 법칙 (폐루프를 쇄교하는 자속의 변화) 을 이용해 유도전류의 방향을 결정하는 법칙

유도전류는 그것이 생기게 된 원인인 자기장의 변화를 방햐하는 방향으로 흐른다.

 

물체의 운동에서 적용되는 관성의 법칙이 자속에서도 적용되므로, Lenz의 법칙은 일종의 자속에 관한 관성의 법칙이라고 할 수 있다.

 

 

페러데이 법칙

 

▶ 유도기전력의 크기는 쇄교 자속의 시간적 변화량과 같다.

▶ 자속이 급격히 변하면 이에 대한 반작용도 커져서 유도기전력도 커진다.( $e=-\frac{d\phi}{dt}$ )

 

패러데이 법칙은 유도기전력의 크기를 결정하는 법칙

폐회로에 유기되는 기전력의 크기는 폐회로를 쇄교하는 자속의 시간에 따른 변화량과 같다.

 

폐회로에서 유도되는 전기기전력(EMF)의 크기는 폐회로 내 자기장 변화율에 비례한다.

 

코일 내부를 통과하는 자기장의 방향이 바뀌면 코일에 유도된 전기기전력(EMF)의 방향도 바뀐다.

자기장의 변화가 우도 EMF를 생성하며, 자기장의 방향 변화는 유도 EMF 방향 변화를 일으킨다.

 

시간에 따라 변하는 자기장 내에 위치한 도선 루프의 경우, 유도 기전력(EMF)의 크기를 최대화 하기 위해서는 자기장의 변화율을 최대화 하는 것이 가장 효과적이다.

 

폐회로를 쇄쿄하는 전체자속 $\phi$는 자속밀도 B를 면적분 한것과 같다.

$\phi = \int B \cdot dS$

$e=-\frac{d}{dt}\int B \cdot dS$

 

 

 

예제문제

 

Q. 패러데이 법칙을 이용해 유도 전류의 방향을 결정하는 법칙은?   4

1. 앙페르법칙

2. 플레밍의 왼손 법칙

3. 플레밍의 오른손 법칙

4. 렌츠의 법칙

 

Q. 폐회로에서 유도되는 전기기전력(EMF)는 어떤 것에 비례하는가?   2

1. 폐회로 내 자기장 세기

2. 폐회로 내 자기장 변화율

3. 폐회로 면적의 크기

4. 폐회로 내의 자속

 

Q. 전자유도현상 중 자기 플럭스 변화를 유발하지 않는 조건은?   2

1. 회로를 자기장 방향으로 회전 시킨다.

2. 회로를 자기장에 수평 방향으로 이동시킨다.

3. 회로를 자기장에 수직 방향으로 이동시킨다.

4. 자기장 내에서 회로의 면적을 변화시킨다.