(패러데이의 법칙) - Faraday's law
코일내 자기장의 변화로 전기가 만들어 집니다.
- 스크롤바를 조절하여 자석의 왕복운동 주기와 코일의 감은 횟수를 정합니다.
- [실행/정지] 버튼을 누르면 자석이 왕복운동을 하면서 유도전기가 만들어 집니다.
- 회로에 흐르는 전압의 세기는 검류계의 바늘과 유도자기장의 크기로 나타납니다.
- 조건을 바꾸어가며 유도된 전압의 세기를 비교해 보세요.
1820년에 외르스테드(Oersted)는 전류가 흐르는 도선에 의하여 자기가 만들어진다는 사실을 발견하였습니다. 이에 따라 자기로부터 전기를 만드는 가능성에 대한 의문이 일어났습니다.
패러데이(Faraday)와 헨리(Henry)는 코일에 단순히 자석을 넣었다 뺐다 함으로서 도선에 전류가 흐를 수 있다는 사실을 발견하였습니다. 이와같이 코일내의 자기장을 변화시켜 전압이 유도되는 현상을 전자기유도라고 합니다.
- 자기장내에서 움직이는 구리도선의 수가 많으면 많을수록 보다 큰 전압이 유도됩니다.
감긴도선의 수가 두 배인 고리 도선에 자석을 밀어 넣을 때 유도되는 전압은 두 배가 됩니다. 도선의 수가 10배이면 전압이 10배가 됩니다. 그러나 고리수가 많을수록 자석을 밀어 넣기기가 힘들어 집니다. 따라서 큰 전압을 유도하기 위해서는 보다 많은 일을 해야 합니다.
(에너지의 제1 법칙: 공짜란 없다.) - 또, 유도전압의 크기는 얼마나 빨리 자기력선이 코일에 들어가고 나갔는지에 의존합니다.
매우 느리게 운동하면 전압이 거의 유도되지 않습니다. 빠른 운동은 큰 전압을 유도합니다.
 | 간단한 발전기. 자기장 내에서 고리가 회전할 때 전압이 유도 됩니다. |
코일에 전압을 유도하는 세 가지 다른 방법이 있습니다.
- 자석 가까이에서 코일을 움직이기
- 코일 가까이에서 자석을 움직이기
- 코일 가까이에서 다른 코일에 흐르는 전류를 변화시키기
세 가지 방법 모두 코일내 자기장의 양을 변화시킨다는 점이 중요합니다.
발전 - Faraday의 유도 법칙
자기장 B안에 있는 주어진 표면을 지나는 자기 선속 Φ는
| Φ = BA | |
| Φ: 자기 선속(Weber, 웨버) B: 자기장(T, 테슬라) 1T=1N/A.m A: 자기장이 지나는 면적(m2) |
과 같이 나타납니다.
N번 감은 코일에 dt동안 dΦ의 자기장 변화가 있다고 할 때의 유도 기전력은 다음과 같습니다.
 | |
| ε: 유도된 기전력(V, 볼트) dΦ: Φ의 변화량(Weber, 웨버) dt: 시간(s) |
