전자기유도 패러데이의 전자기 유도 법칙이란?

전자기유도 패러데이의 전자기 유도 법칙이란?

 

 

안녕하세요. 글쓰는 구동글입니다. 오늘은 제가 공부하고 있는 전기치료 기법 중 기초인 '전자기유도' 라는 개념에 대해서 알아보려고 합니다. 사실 제가 수학, 과학 분야는 좋아하지 않기도 하고 아는 것도 별로 없어서 자료를 찾는데 매우 애를 먹었습니다. 그래도 가장 쉬운 방식으로 이해를 돕도록 노력해 보겠습니다.

 

 

#전자기유도란?

 

전자기유도란 자기의 시간적 변화에 의해 전기적 성질이 발현되는 현상을 말합니다. 여기서 '자기'란 자석이 갖는 특유한 물리적 성질입니다. 그 예로 철조각이 막대자석에 달라붙는 현상을 들 수 있는데 이것이 바로 자기에 의해 발생하는 것입니다. '발현'의 뜻은 '발생'으로 보시면 이해하기 쉽습니다.

 

 

따라서 전자기유도란

"자석이 갖는 특유의 성질이 시간이 지남에 의해 전기적인 성질이 생기는 현상"

이라고 보면 되겠습니다. 쉽게 이해를 돕자면 전기가 있는 곳에 전기가 생겨나는 거라 생각하시면 됩니다.

 

또한 이 자기가 시간에 따라 변화하는데 그 방법으로는 아래와 같은 세 가지 특징이 있습니다.

1. 자기장의 크기가 시간에 따라 변화

2. 자기장 하에 놓인 회로 속 면의 면적이 커지거나 작아지거나

3. 회로 속 면과 자기장 사이의 각도가 시간에 따라 변하거나

 

이러한 전자기유도 현상은 1831년 영국의 과학자 마이클 패러데이(Michael Faraday)에 의해서 밝혀집니다. 이러한 전자기 유도 현상은 맥스웰 방정식으로 연결되며 대표적으로 전자기 유도 현상에는 '인덕턴스'를 꼽을 수 있습니다.

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#패러데이의 전자기유도 법칙

 

 

패러데이는 전류가 자계를 일으킬 수 있다면, 자계도 전류를 일으킬 수 있다고 생각했습니다. 패러데이는 유도 코일을 이용해 감응 전류(Faradic current)를 만들어냈으며, 패러데이의 유도현상은 변압기나 발전기로 응용되었습니다. 여기서 '자계'란 '자석의 부근에 자력이 활동하는 공간' 입니다.

 

 

감응 전류는 유도 전류와 같은 말이며 '유도전류'란 '시간적으로 변화하는 전자계를 부여함으로써 도체 내부에 유도되는 전류'를 말합니다.

 

쉽게 말해 패러데이는 전류가 흐르는 근처에서도 전류를 일으킬 수 있으니 유도 코일과 같은 절연체를 이용해 더 큰 전기를 생산해 낼 수 있다 생각한 것입니다.

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#인덕턴스

 

'인덕턴스(Inductance)'란 회로에 흐르는 전류의 변화에 의해 전자기 유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내느 양입니다. 단위는 H(헨리)이며 역기전력으로서 자기 자신의 것을 취하는 '자체인덕턴스'와 결합되어 있는 상대방의 것을 취하는 '상호인덕턴스'가 있습니다. 이런 상황에서 자기유도작용은 코일 권수, 철심 유무에 따라 다릅니다.

 

자기 인덕턴스 : 역기전력에 자기 자신의 회로에 흐르는 전류의 변화로 유도

상호 인덕턴스 : 결합되어 있는 상대방의 회로에 흐르는 전류의 변화를 유도

 

인덕턴스를 쉽게 풀이하자면 앞서 패러데이가 발견한 전자기 유도 법칙에서 전력을 유도해내 생기는 전력의 비율, 양이 되겠습니다.