전자기 유도 문서 원본 보기

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[[파일:Induction experiment.png|섬네일]]
'''전자기 유도'''(電磁氣誘導)는 변화하는 [[자기 선속|자속]] 속에 놓인 [[전기 전도체|도체]]가 [[기전력]]을 생성하는 현상을 말하는 것으로, 이때의 기전력을 '''유기 기전력''', 또는 '''유도 기전력'''이라고 하는데, 도체가 고리 모양으로 닫힐 때 기전력에 의해 전자가 흐르게 되어 유기 전류(유도 전류)가 형성된다.

일반적으로 영국의 물리학자 [[마이클 패러데이]]가 1831년에 전자기 유도 현상을 발견한 것으로 알려져 있지만, 프란체스코 잔테데스키가 1829년의 연구에서 이를 이미 예견했을 수도 있다. 패러데이는 폐회로에서 발생하는 기전력과 그 경로로 둘러싸인 곡면을 통과하는 자속의 변화율이 비례한다는 사실을 발견했는데, 이는 전도체로 둘러싸인 곡면을 통과하는 [[자기 선속|자속]]이 변할 때 닫힌 도체 안에서 전류가 흐른다는 것을 의미한다. 이는 [[자기장]] 자체가 변하거나 도체가 자기장을 통해 이동할 때 적용된다. 전자기 유도는 [[발전기]], [[유도전동기]], [[변압기]] 및 대부분의 기타 전기 장비 작동의 기초이다.

[[패러데이 전자기 유도 법칙]]은 전자기 유도에 의한 유도 기전력의 크기는 단위 시간당 자기 선속의 변화율과 코일의 감긴 횟수에 비례한다는 것인데, 이것은 다음과 같다.
:<math>\mathcal E=-N{{d\Phi} \over dt}</math>

여기서 <math>\mathcal E</math>는 [[기전력]]으로 단위는 [[볼트 (단위)|볼트]](V)이고, N은 전선이 감긴 횟수, <math>\Phi</math>는 [[자기 선속]]으로 단위는 [[웨버 (단위)|웨버]](Wb)이다.

이 법칙에서 자기선속의 변화율에 영향을 미치는 요소에는 면적의 변화와 자기장의 세기 변화가 있다. 이 중 하나만 변화하면 자기 선속의 크기는 변화하며 유도 기전력이 발생할 수 있다.

유도 기전력을 강하게 발생시키기 위해서는 자기 선속의 변화율 값을 키우는 방법이 주로 사용되는데, 다른 요소 값을 고정한 후에 면적의 변화율이나 자기장 세기 변화율의 크기를 크게 하여 큰 전력을 발생시킨다. 여기서 주의해야 할 점은 변화율이라는 것인데, 자기 선속이 커도 변화율이 작으면 큰 기전력은 발생하지 않는다.

전자기 유도에 의해 발생하는 [[기전력]]의 부호는 [[렌츠의 법칙]]을 통해 알 수 있다. 즉, 회로에 유도된 전류의 방향은 유도된 기전력을 발생시킨 자기장의 변화를 상쇄하는 방향이다. 즉,

: ''회로에 기전력이 유도되고 유도된 전류가 흐르면 회로 주변에 다시 자기장이 형성되는데 그 자기장의 방향은 최초 기전력을 유도했던 자기장의 변화를 상쇄하는 방향이 된다''

로렌츠 법칙을 활용하여 기전력을 새로운 식으로 나타낼 수 있다.

:<math>\mathcal{E} = \frac{1}{q} \oint_{\mathrm{wire}}\mathbf{F}\cdot d\boldsymbol{\ell} = \oint_{\mathrm{wire}} \left(\mathbf{E} + \mathbf{v}\times\mathbf{B}\right)\cdot d\boldsymbol{\ell}</math>

여기서 F는 로렌츠 힘을 나타낸다.

이는 직선이나 원형 전류 또는 솔레노이드에 의한 자기장에서 알아볼 수 있다.

참고: [[맥스웰 방정식]]
: <math>\nabla \times \mathbf{E} = -\frac {\partial \mathbf{B}}{\partial t}</math>

== 발전기 ==
[[파일:Spindle.PNG|섬네일]]
발전기는 전동기의 반대 개념이라고 할 수 있다. 화석 연료나 수력, 원자력 등으로 얻은 높은 열은 물을 끓이는데 사용되고 여기서 얻은 증기는 터빈을 돌리게 되는데, 이 때 회전하는 터빈에 코일을 연결시키고 그 주위에 자석으로 코일 내부를 통과하는 자속을 매 시간 변화시킨다. 이로부터 코일에는 유도 전류가 흐르고 기전력을 얻을 수 있다. [[영구 자석]]이 도체 또는 그 반대로 이동하는 경우, 기전력이 생성된다. 와이어가 [[전기 부하]]를 통해 연결되는 경우, 전류는 흐르고 전기 에너지가 생성된다.

== 같이 보기 ==
* [[패러데이 전자기 유도 법칙]]
* [[맥스웰 방정식]]
* [[전동기]]
* [[발전기]]
* [[변압기]]

== 외부 링크 ==
* [http://nationalmaglab.org/education/magnet-academy/ Magnet Academy]

{{전거 통제}}

[[분류:전자기학]]
[[분류:마이클 패러데이]]
[[분류:맥스웰 방정식]]