[Section 4] 패러데이 법칙과 유도기전력

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[INTRO] 전자기공학 미리보기

0. INTRO

정적인 전기장과 자기장 필드는 단순하지만, 변화하는 전기장과 자기장의 현상을 설명할 수 없다. 이번에는 변화하는 전기장에 대해 알아보고, 패러데이의 유도 기전력 개념에 대해 알아보도록 하자.

1. 자기장의 시간 변화

전도체의 고리안에  자기장이 시간에 따라 변화하게 되면 전류를 형성하게 된다. 이 실험은 마이클 패러데이(Michael Faraday)에 의해 공식적으로 발견되었다고 한다. 

 

패러데이의 실험

 

전자기 유도에 대한 기본 식은 다음과 같다.

 

전자기 유도의 기본정리

 

2. 패러데이의 법칙

전자기 유도의 기본 정리에 스토크스의 정리를 적용하면 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.

 

기본 정리의 변형

 

여기에 패러데이는 자기장의 변화에 의해 고정된 폐곡선에 생성된 전기장을 유도 기전력(electromotive force , emf)라 정의하고 자기장을 선속(flux)의 변화라고 정의하였다.

 

기전력과 자기 선속

 

정의에 따라 다음과 같이 패러데이의 법칙을 명시한다.

 

고정된 회로에 자기장의 시간 변화에 따른 유도 기전력

 

마이너스 부호는 렌츠의 법칙(The Lenz's Law)이라고 부르는데 자속의 변화에 반하는 방향으로 기전력이 생성됨을 의미한다.

 

* 다음 강의는 패러데이 법칙의 응용입니다.