페라데이의 전자기 유도 법칙: 제1법칙 및 제2법칙
Faraday의 법칙이란
Faraday의 전자기 유도 법칙 (일반적으로 Faraday의 법칙으로 알려짐)은 전자기학의 기본 법칙 중 하나로, 자기장이 전기 회로와 상호작용하여 전동력(EMF)을 생성하는 방법을 예측합니다. 이 현상은 전자기 유도라고 합니다.
Faraday의 법칙에 따르면, 변화하는 자기장에 노출된 도체에는 전류가 유도됩니다. Lenz의 전자기 유도 법칙에 따르면, 이 유도된 전류의 방향은 유도된 전류가 생성한 자기장이 초기의 변화하는 자기장을 방해하도록 될 것입니다. 이 전류의 흐름 방향은 Fleming의 오른손 법칙을 사용하여 결정할 수 있습니다.
Faraday의 유도 법칙은 변압기, 모터, 발전기, 그리고 인덕터의 작동 원리를 설명합니다. 이 법칙은 자기와 코일을 실험한 Michael Faraday의 이름을 따서 명명되었습니다. Faraday의 실험 중에, 그는 코일을 통과하는 플럭스가 변화할 때 EMF가 어떻게 유도되는지 발견했습니다.
Faraday의 실험
이 실험에서 Faraday는 자석과 코일을 준비하고 코일 양단에 갈바노미터를 연결합니다. 처음에는 자석이 정지 상태이므로 갈바노미터에는 편차가 없으며, 즉 갈바노미터의 바늘은 중심 또는 0 위치에 있습니다. 자석을 코일 쪽으로 움직이면 갈바노미터의 바늘이 한 방향으로 편차가 생깁니다.
자석이 해당 위치에서 정지하면 갈바노미터의 바늘은 다시 0 위치로 돌아갑니다. 이제 자석이 코일에서 멀어지면, 갈바노미터의 바늘은 반대 방향으로 편차가 생기며, 다시 자석이 코일에 대해 정지하면, 갈바노미터의 바늘은 0 위치로 돌아갑니다. 마찬가지로, 자석이 정지 상태이고 코일이 자석으로부터 멀어지거나 가까워지면, 갈바노미터는 비슷하게 편차를 보입니다. 자기장의 변화가 빠를수록 유도되는 EMF 또는 전압이 커집니다.
자석의 위치 |
갈바노미터의 편차 |
자석이 정지 상태 |
갈바노미터에 편차 없음 |
자석이 코일 쪽으로 움직임 |
갈바노미터에서 한 방향으로 편차 |
자석이 같은 위치(코일 근처)에서 정지 |
갈바노미터에 편차 없음 |
자석이 코일에서 멀어짐 |
갈바노미터에서 반대 방향으로 편차 |
자석이 같은 위치(코일에서 멀리)에서 정지 |
갈바노미터에 편차 없음 |
결론: 이 실험을 통해 Faraday는 도체와 자기장 사이에 상대적인 운동이 있을 때, 코일과의 플럭스 연계가 변화하며, 이 플럭스의 변화가 코일에 전압을 유도함을 결론지었습니다.
Michael Faraday는 위의 실험을 기반으로 두 가지 법칙을 제시했습니다. 이러한 법칙들은 Faraday의 전자기 유도 법칙이라고 불립니다.
Faraday의 첫 번째 법칙
코일의 자기장이 변경되면 코일에 유도되는 EMF가 발생합니다. 이 유도된 EMF는 유도 EMF라고 하며, 만약 도체 회로가 닫혀 있다면, 전류가 회로를 통해 순환하게 되고, 이 전류는 유도 전류라고 합니다.
자기장 변경 방법:
자석을 코일 쪽으로 또는 멀리 움직이는 것
코일을 자기장 안으로 또는 밖으로 움직이는 것
자기장 안에 있는 코일의 면적을 변경하는 것
코일을 자석에 대해 회전시키는 것
Faraday의 두 번째 법칙
이 법칙은 코일에 유도되는 EMF의 크기는 코일과 연관된 플럭스의 변화율과 같다고 말합니다. 코일의 플럭스 연계는 코일의 회전수와 코일과 연관된 플럭스의 곱입니다.
Faraday 법칙 공식
