코일내 자기장의 변화로 전기가 만들어 집니다.
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.
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.)
매우 느리게 운동하면 전압이 거의 유도되지 않습니다. 빠른 운동은 큰 전압을 유도합니다.
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간단한 발전기. 자기장 내에서 고리가 회전할 때 전압이 유도 됩니다. |
코일에 전압을 유도하는 세 가지 다른 방법이 있습니다.
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 | |
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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.
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ε: 유도된 기전력(V, 볼트) dΦ: Φ의 변화량(Weber, 웨버) dt: 시간(s) |