상호 유도는 인접한 코일의 전류 변화율로 인해 코일에 유도되는 전동력(EMF)이 발생하는 현상을 말하며, 이때 한 코일의 자속이 다른 코일과 연결되는 방식으로 발생합니다.
상호 유도 계수는 한 코일에 유도되는 전동력(EMF)과 인접한 다른 코일의 전류 변화율 사이의 비율을 나타내며, 두 코일이 자속 연결이 가능한 상태에서 발생합니다.
코일에 시간에 따라 변하는 전류가 흐를 때, 시간에 따라 변하는 자속이 코일 자체와 연결되어 자기 유도 전동력(EMF)을 발생시킵니다. 이 EMF는 코일 또는 인덕터에 걸리는 전압 강하로 볼 수 있습니다. 그러나 코일이 자신의 변화하는 자속만과 연결되는 것은 실용적이지 않습니다. 인접한 다른 코일에 시간에 따라 변하는 전류가 흐르면, 그 코일이 생성한 자속이 첫 번째 코일과 연결될 수 있습니다. 이렇게 변하는 자속 연결은 첫 번째 코일에 EMF를 유도합니다. 이를 상호 유도라고 하며, 어떤 코일에 시간에 따라 변하는 전류가 흐르면서 다른 코일에 유도되는 EMF를 상호 유도된 EMF라고 합니다. 만약 첫 번째 코일이 시간에 따라 변하는 소스에도 연결되어 있다면, 첫 번째 코일의 전체 EMF는 자기 유도 EMF와 상호 유도 EMF의 합이 됩니다.
자기 유도 L1을 가진 하나의 코일과 자기 유도 L2을 가진 다른 코일을 고려해봅시다. 이제 저항이 낮은 자기 회로가 두 코일을 연결하여 한 코일이 생성한 모든 자속이 다른 코일과 연결되도록 하는 경우를 생각해봅시다. 즉, 시스템 내에서 자속 누출이 없어야 합니다.
이제 코일 2를 오픈 서킷으로 유지하면서 코일 1에 시간에 따라 변하는 전류를 적용합니다. 코일 1에 유도되는 전압은 다음과 같습니다.
이제 첫 번째 코일을 오픈 서킷으로 유지하고 코일 2에 시간에 따라 변하는 전류를 적용합니다. 코일 2가 생성한 자속이 자기 회로를 통해 코일 1과 연결되므로, 코일 1에 유도되는 EMF는 다음과 같습니다.
여기서 M은 상호 유도 계수 또는 간단히 상호 유도입니다. 이제 코일 2의 소스를 방해하지 않고 코일 1에 시간에 따라 변하는 전류 소스를 연결합니다. 이러한 상황에서는 코일 1의 자체 전류로 인한 자기 유도 EMF와 코일 2의 전류로 인한 상호 유도 EMF가 코일 1에 발생합니다. 따라서 코일 1에 유도되는 결과적인 EMF는 다음과 같습니다.
상호 유도된 EMF는 코일의 극성에 따라 덧셈적 또는 뺄셈적일 수 있습니다. M의 표현은 다음과 같습니다.
이 표현은 한 코일이 생성한 모든 자속이 다른 코일과 연결될 때만 정당화됩니다. 그러나 실제로는 한 코일의 모든 자속이 다른 코일과 연결되는 것이 항상 가능하지 않습니다. 실제 상호 유도 계수의 값은 한 코일의 자속이 다른 코일과 실제로 연결되는 양에 따라 달라집니다. 여기서 k는 실제 상호 유도 계수 값을 도출하기 위해 M에 곱해야 하는 계수입니다.
상호 유도된 EMF가 덧셈적인지 뺄셈적인지는 상호 결합된 코일의 상대적인 극성에 따라 달라집니다. 이러한 극성은 점 표기법으로 표시됩니다. 코일의 어느 한쪽 끝에 점 표시를 합니다. 만약 특정 순간에 전류가 점 표시된 쪽으로 코일에 들어간다면, 다른 코일에 유도되는 EMF는 그 코일의 점 표시된 쪽에서 양의 극성을 가집니다. 반대로, 전류가 점 표시된 쪽으로 코일에서 나가면, 다른 코일에 유도되는 EMF는 그 코일의 점 표시된 쪽에서 음의 극성을 가집니다.
출처: Electrical4u.
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