패러데이 법칙과 렌쯔의 법칙

1820년 Oersted는 전류가 흐르면 자기장이 생성된다고 생각했다.
전류가 원인, 자기장이 결과
1831년 Faraday는 자기장이 발생하면 전류가 흐른다고 생각했다.
자기장이 원인, 전류가 결과

패러데이의 법칙
전자기유도에 의해 회로 내에 유발되는 기전력의 크기는, 회로를 관통하는 자기력선속의 시간적 변화율에 비례한다.

1.직류전압원을 가진 회로에 스위치가 열려있다.
이 회로 가까이에 전압계가 연결된 폐회로를 둔다.

2.스위치를 닫게 되면 회로에 전류가 흐르게 된다.
전류가 흐름에 따라 자기장이 생성된다.

3. 생성된 자기장이 전압계가 연결된 폐회로를 통과하게 된다.
그러면 곧 전압계가 움직이는 걸 확인할 수 있다.

4. 그러나 곧 전압계는 0이 된다. 자기장이 변화하지 않기 때문에.

5. 이 때 전압계가 연결된 폐회로를 직류전압원을 가진 회로에서 가까이 갔다가, 멀어지게 했다가
반복해서 움직여본다.

6. 곧 전압계가 다시 움직이는 걸 확인할 수 있다.

-> 전류가 원인으로 자기장이 생성되기도 하지만
자기장이 원인으로 전류가 생성되기도 한다.
폐회로를 통과하는 자기장의 크기가 변화하면 전기에너지가 생성된다.

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17. 패러데이 법칙과 렌쯔 법칙(Faraday's Law, Lenz's Law)

렌쯔의 법칙
유도기전력과 유도전류는 자기장의 변화를 상쇄하려는 방향으로 발생한다.
- 한마디로 자기장에 대한 관성 이라고 표현할 수 있다.

1. 외부 자기장이 생성됐다.

2. 옆에 있는 코일의 폐회로 면에 외부 자기장이 영향을 준다.

3. 그러면 코일은 원래 자기장 '0'인 상태를 유지하기 위해서 외부 자기장과 반대 방향으로 자기장을 생성한다.

- 코일 쪽으로 자석을 움직이면 코일에 유도되는 전류는 자속의 증가를 방해하는 방향으로 흐르고,
자석을 코일에서 멀어지게 하면 코일을 지나는 자속은 감소하며 코일에 유도되는 전류는 자속의 감소를 방해하는 방향 으로 흐른다.

대표적인 예로 Coil = L = 인덕터 = Reactor 를 들 수 있다.
전기회로에서 인덕터는 회로에 전압이 연결되었을 때 이로 인해 생기는 전류의 방향과 반대되는 기전력을 생성함으로써 전류가 급격하게 변하는 것을 방지한다.
위와 같은 원리로 '관성의 소자'라 부른다.


발전기의 원리
대형발전기에서 주로 회전계자형을 사용한다. (코일-고정자, 자석-회전자)

발전기 원리에서는 설명하기 쉽게 회전전기자형을 사용해보자. (코일-회전자, 자석-고정자)

1. 자석이 양방향에 고정되어 있고 중간에 코일이 회전하게 된다.

2. 양방향에 고정된 자석은 자기장을 생성하고 있다. 그사이에서 폐회로인 코일이 회전하므로써 자기장의 크기가 계속 변화하고 변화하는 자기장은 코일에 전류를 한다.

자속이 코일의 면을 수직으로 통과함에 따라 -> 유기기전력이 생성
(자속 : 어떤 면을 지나는 자기력선의 수)