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전기기능사 전기이론 · 전자력과 전자유도

EM Force & Induction

전자력은 자기장 속 도선에 흐르는 전류가 받는 힘이고, 크기는 F = BIl 이다. 반대로 코일을 지나는 자속이 바뀌면 기전력이 유도되고(패러데이 법칙), 그 방향은 변화를 방해하는 쪽이며(렌츠 법칙), 인덕턴스가 그 크기를 정한다. 그림은 N · S 극 사이에 놓인 도선과 그 도선이 받는 힘 화살표예요(도선 길이 l = 1 m). 전류 I · 자속 밀도 B 슬라이더를 옮기면 위쪽 F = BIl 값과 힘 화살표 길이가 함께 바뀌어요.

전자력: 전류가 힘을 받는다

💪 자기장 속 전류는 힘을 받는다
①자기장 안에 전류가 흐르는 도선을 두면
②도선이 힘을 받아 움직인다
③이것이 전동기의 원리다
④힘의 크기는 자속 밀도 · 전류 · 도선 길이에 비례해요
5 A
4 T

l = 1 m 로 두면 F = BIl = 4×5×1 = 20 N

전자력
F = BIl
F: 힘 [N] · B: 자속 밀도 [T] · I: 전류 [A] · l: 도선 길이 [m] · 그림은 l = 1 m

플레밍 왼손 법칙: 힘의 방향 찾기

✋ 왼손으로 힘의 방향 찾기
①왼손의 엄지 · 집게 · 가운데 손가락을 서로 직각으로 편다
②집게손가락이 자기장(B) 방향(N → S)이다
③가운데손가락이 전류(I) 방향이다
④엄지손가락이 힘(F) 방향이다
⑤그림 아래 줄의 「집게 = B, 가운데 = I, 엄지 = F」가 이 대응이에요

전자 유도: 자석을 움직이면 전기가 생긴다

⚡ 패러데이의 전자 유도 법칙
①코일 속에서 자석을 움직이면 기전력이 생긴다
②이것이 발전기의 원리다
③자속(Φ)이 빨리 바뀔수록 기전력이 커진다
④감은 수(N)가 많을수록 기전력이 커진다
⑤자석을 멈추면 자속이 바뀌지 않아 기전력도 사라져요
패러데이 법칙
e = N ΔΦΔt
e: 유도 기전력 [V] · N: 감은 수 · ΔΦ/Δt: 자속 변화율
🔑 렌츠의 법칙
①유도 전류는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다
②자석이 다가오면 밀어내는 방향으로 흐른다
③자석이 멀어지면 끌어당기는 방향으로 흐른다
④아래 자기 · 상호 유도 기전력 식의 마이너스 부호(−)가 이 방향을 나타내요

인덕턴스: 전자 유도의 크기

비교

자기 유도와 상호 유도
구분자기 유도상호 유도
뜻코일 자신의 전류 변화로 자기에게 유도옆 코일의 전류 변화로 다른 코일에 유도
기호L(자기 인덕턴스)M(상호 인덕턴스)
단위[H] 헨리[H] 헨리
쓰임코일 · 리액터변압기
자기 유도 기전력
e = −L × ΔI/Δt
L: 인덕턴스 [H] · ΔI/Δt: 전류 변화율
상호 유도 기전력
e = −M × ΔI/Δt
M: 상호 인덕턴스 [H]

정리

전자력
F = BIl
자기장 × 전류 × 길이(전동기 원리)
전자 유도
e = N ΔΦΔt
자속이 바뀌면 기전력이 생긴다(발전기 원리)
🎯 시험에서 묻는 것
①전자력 F = BIl, 방향은 플레밍 왼손 법칙
②전자 유도 e = NΔΦ/Δt(패러데이 법칙)
③왼손 법칙에서 집게는 자기장, 가운데는 전류, 엄지는 힘이에요
④렌츠 법칙은 유도 전류가 변화를 방해하는 방향이라는 것이다
⑤전동기는 전자력을, 발전기는 전자 유도를 이용해요
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