코일을 지나는 자속이 변하면 코일에 전류가 유도돼요. 자속이 일정하면 아무 일도 없어요.
자석을 빠르게 움직일수록 자속 변화율이 커지고 유도 기전력도 커져요.
이것이 전자기 유도이고, 발전기와 변압기의 기본 원리예요.
자속 변화율을 바꾸면 유도 기전력이 어떻게 달라지는지 보여요.
자속이 변하면 전류가 흐른다
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코일을 지나는 자속 Φ가 시간에 따라 변할 때 유도 기전력이 생기는 모습 (기울기 = 변화율)
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👀 눈으로 보자
①코일을 지나는 자속이 일정하면 아무 일도 없다
②자석을 움직이는 등 자속이 변하면 코일에 전류가 유도된다
③자속이 빠르게 변할수록(기울기 클수록) 유도 기전력이 크다
④B는 Φ = BA 안에만. 렌츠는 글. 그림은 기울기·크기만
자기장·자속·유도 기전력
자속
Φ = B A
자기장 B와 면적 A의 곱: 코일을 수직으로 지나는 자기력선의 양
패러데이 법칙
V = N ΔΦΔt
감은 수 N, 자속 변화율 ΔΦ/Δt에 비례하는 유도 기전력 크기
렌츠 법칙: 방향
🧲 변화를 방해하는 쪽
①유도 전류는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다(렌츠 법칙)
②자속이 늘면 그것을 줄이려는, 줄면 늘리려는 방향
③에너지 보존의 결과: 공짜 전류는 없다
직접 구해 보자
예제 1
한 번 감은 코일을 지나는 자속이 0.2초 동안 0.1 Wb에서 0.5 Wb로 변할 때 유도 기전력의 크기를 구하시오.
1
자속 변화량 ΔΦ = 0.5 − 0.1 = 0.4 Wb.
2
V = N·ΔΦ/Δt에 N=1, Δt=0.2를 넣는다.
V = 1 × 0.40.2 = 2 V
▸ 2 V
변화량(Wb)을 시간(s)으로 나누는 것이 핵심: 자속 자체가 아니다.
예제 2
100번 감은 코일을 지나는 자속이 0.01초 동안 0.02 Wb 변할 때 유도 기전력의 크기를 구하시오.
1
감은 수 N=100을 곱한다.
V = N ΔΦΔt
2
V = 100 × 0.02/0.01.
V = 100 × 2 = 200 V
▸ 200 V
감은 수 N을 빠뜨리면 답이 N배만큼 작아진다.
총정리
핵심 정리
Φ = B A, V = N ΔΦΔt
자속은 B×A, 유도 기전력은 감은 수 × 자속 변화율
2021 수능 과학탐구(물리Ⅰ) 유형 변형
200번 감은 코일을 지나는 자속이 0.1초 동안 0.3 Wb 균일하게 변할 때 유도 기전력의 크기는?