전자기 유도
전자기 유도(電磁氣誘導)는 자기장이 변하는 곳에 있는 도체에 전위차(전압)가 발생하는 현상을 말한다. 마이클 패러데이가 처음으로 수학적으로 설명하였다. 그는 발생한 전압은 자기 선속의 변화율에 비례한다는 사실을 알아냈다. 이 법칙은 자속밀도가 변화하거나, 도체가 일정하지 않은 자속밀도가 퍼져있는 공간을 움직일 때 적용할 수 있다. 전자기유도는 발전기와 전동기 등의 전기 구동기의 바탕에 있는 법칙이다.
1. 전자기 유도
코일 주위에서 자석을 움직일 때 코일을 통과하는 자기장이 변하여 코일에 전류가 흐르는 현상
→ 자석이나 코일 중 하나만 움직여도 전류가 흐릅니다.
• 유도 전류가 흐르는 경우: 코일 주위에서 자석을 움직일 때, 자석주위에서 코일을 움직일 때
• 유도 전류가 흐르지 않는 경우: 자석이 정지해 있을 때
2. 유도 전류
전자기 유도에 의해 코일에 흐르는 전류
1) 유도 전류의 세기
자석이 빠르게 움직일수록, 자석의 세기가 셀수록, 코일을 많이 감을수록 유도 전류가 세집니다.
2) 유도 전류의 방향
코일 속 자기장의 변화를 방해하는 자기장을 만드는 방향, 즉 자석의 운동을 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐릅니다.
3. 전자기 유도의 이용
발전기, 교통 카드 판독기, 도난 방지 장치, 고속도로의 통행료 지불 단말기, 인덕션 레인지, 마이크 등
① 도난 방지 장치의 원리
계산하지 않은 물건을 가지고 통과하면 도난 방지 장치의 기둥에 유도 전류가 흘러 경보음이 울린다.
② 교통 카드 판독기의 원리
교통 카드 속에는 코일이 있어서, 교통 카드를 버스 등에 설치된 단말기에 가져가면 코일을 통과하는 자기장이 변하면서 전류가 유도된다. 이 전류가 카드 속의 메모리 칩을 작동시켜 요금을 정산한다.
4. 전동기와 발전기
전동기와 발전기는 영구 자석 사이에 회전할 수 있는 코일이 들어 있어 구조가 비슷하지만 에너지 전환이 반대로 일어난다.
1) 전동기
① 자기장에서 전류가 받는 힘을 이용한 것이다.
② 전기 에너지가 역학적 에너지로 전환된다.
2) 발전기
① 전자기 유도를 이용한 것이다.
② 역학적 에너지가 전기 에너지로 전환된다.