Faraday(1791-1867) Byeong June MIN에 의해 창작된 Physics Lectures 은(는) 크리에이티브 커먼즈 저작자표시-비영리-동일조건변경허락 3.0 Unported 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.

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1 Faraday( ) Byeong June MIN에 의해 창작된 Physics Lectures 은(는) 크리에이티브 커먼즈 저작자표시-비영리-동일조건변경허락 3.0 Unported 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.

2 Faraday( ) 정규 교육을 거의 받지 않았고, 수학적인 지식이 약했지만(예를 들어 미분 적분을 거의 몰랐음), 위대한 과학자로 손꼽힌다. 전자기 유도 현상 발견 전기 분해 현상 발견 전기 모터의 기본이 되는 현상 발견 벤젠 발견 분젠 버너 발명 최초로 tetrachloroethylene( Cl2C=CCl2 ) 합성 – 드라이클리닝 액체

3 전자기 유도 electromagnetic induction
코일 A 와 코일 B 는 전기적으로 연결되지 않았다. 그러나, 코일 A 의 위치가 변하면 코일 B에 전류가 유도된다.

4 전자기 유도 electromagnetic induction
스위치를 닫거나 열어서 1차 코일에 흐르는 전류가 변화하면, 2차 코일에 유도 전류가 흐른다.

5 복습 : 전기 선속 electric flux 전기장이 균일할 때 면 A 에 대한 flux
(면 A 를 뚫고 나오는 전기장 성분) X (면 A 의 면적) 전기장 E 면 A

6 자기 선속 magnetic flux 자기장이 균일할 때 면 A 에 대한 flux
(면 A 를 뚫고 나오는 자기장 성분) X (면 A 의 면적) 자기장 B 면 A 자기선속 FB 의 단위 = T m2 = Wb

7 예제. 한 변의 길이가 3m 인 정육면체 내의 면 A 에 대한 자기장의 선속을 구하여라. 자기장은 z 축 방향으로 2 T 이다.
B = 2 T 면 A y x

8 예제. 한 변의 길이가 3m 인 정육면체 내의 면 A 에 대한 자기장의 선속을 구하여라. 자기장은 z 축 방향으로 2 T 이다.
B = 2 T 면 A y x

9 예제. 한 변의 길이가 3m 인 정육면체 내의 면 A 에 대한 자기장의 선속을 구하여라. 자기장은 z 축 방향으로 2 T 이다.
B = 2 T 면 A y x

10 패러데이의 유도 법칙 Faraday’s law of induction
폐회로에 유도되는 기전력은 그 회로에 대한 자기선속의 시간 변화율과 같다. 자기선속 닫힌 회로 B 유도 기전력 단면적 A - 부호는 자기선속의 변화에 반대되는 방향을 뜻한다

11 예제. 한 변의 길이가 1. 80 cm인 정사각형 프레임에 도선을 25번 감은 코일이 있다. 이 코일의 총 저항은 0
예제. 한 변의 길이가 1.80 cm인 정사각형 프레임에 도선을 25번 감은 코일이 있다. 이 코일의 총 저항은 0.35 W이다. (a) 코일 면에 수직인 균일한 자기장이 초 동안에 0 T 부터 T 까지 일정하게 변할 때, 코일에 유도되는 기전력을 구하여라 - 코일의 단면적 A = 3.24 cm2

12 예제. 한 변의 길이가 1. 80 cm인 정사각형 프레임에 도선을 25번 감은 코일이 있다. 이 코일의 총 저항은 0
예제. 한 변의 길이가 1.80 cm인 정사각형 프레임에 도선을 25번 감은 코일이 있다. 이 코일의 총 저항은 0.35 W이다. 코일 면에 수직인 균일한 자기장이 초 동안에 0 T 부터 T 까지 일정하게 변할 때, (b) 유도 전류의 크기와 방향을 구하라. 자기장의 크기가 증가하여 자기선속이 증가하고 있으므로, 유도 전류는 자기선속의 증가를 방해하는 방향이다. 이 때 유도 전류의 방향은 시계 바늘 방향이다.

13 누전차단기 ground fault interrupter

14 누전차단기 ground fault interrupter
Principle of operation. 1. Electromagnet with help electronics 2. Current transformer secondary winding 3. Transformer core 4. Test switch L live conductor N neutral conductor(접지선) 접지된 핫도그가 1700 V 고압선에 닿았을 때

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16 렌츠의 법칙 Lenz’s law 유도 전류의 방향은 항상 유도 전류를 일으키는 변화에 반대되는 방향으로 흐른다. ref.
Eddy Currents and Lenz's Law (Audio slideshow from the National High Magnetic Field Laboratory) A dramatic demonstration of the effect with an aluminium block in an MRI

17 운동 기전력 균일한 자기장 B conductor

18 운동 기전력 균일한 자기장 B F =-e v X B - e v

19 운동 기전력 균일한 자기장 B - - - F =-e v X B - e v + + +

20 운동 기전력 자기력과 전기력이 상쇄될 때까지 전하가 양단으로 이동한다 균일한 자기장 B - - - 즉, E = v B 가 성립
F=-e v X B 길이 l - e v F’ = -e E E + + +

21 예제. 날개 길이 30 m 인 비행기가 대구에서 북쪽으로 같은 고도를 유지하면서 비행 중이다
예제. 날개 길이 30 m 인 비행기가 대구에서 북쪽으로 같은 고도를 유지하면서 비행 중이다. 현재 위치에서 지구 자기장의 수직 성분은 0.6 X 10-4 T 이다. (a) 비행기의 속력이 2.5X102 m/s 일 때, 양 날개 끝 사이의 전위차를 구하라. 균일한 자기장 B - - - 길이 l (b) 어느 쪽 날개 끝의 전위가 더 높을까? - e v 지구 북반구에서 자기장의 수직 성분은 표면을 향한다. 따라서 옆의 그림의 상황과 반대이다. 답 : 서쪽 F’ = -e E E + + +

22 운동 기전력 균일한 자기장 B x 전류 I V=const. 저항 R 길이 l

23 운동 기전력 균일한 자기장 B 저항 R 에서 소모되는 전력 P x 전류 I 이 에너지는 어디에서 올까? V=const.
길이 l

24 운동 기전력 균일한 자기장 B 자기장이 막대에 작용하는 힘 일정 속도를 유지하려면 –F 를 가해주어야 한다.
힘 – F 가 하는 일 W V=const. L -F F = I L X B 이 때의 일률 Papp 길이 l 이것은 저항 R 에서 소모되는 전력과 같다.