Chapter 29 전자기 유도.

Presentation on theme: "Chapter 29 전자기 유도."— Presentation transcript:

1 Chapter 29 전자기 유도

2 29 장의 목표 Faraday의 법칙 살펴보기 Lenz의 법칙 살펴보기 운동 기전력의 학습 유도 전기장 알아보기
Maxwell 방정식의 정리와 변위 전류의 학습

3 29.1 유도 실험-유도 전류 영국의 패러데이와 미국의 헨리는 전선과 영구 자석의 상대운동에 의해 생성되는 전류에 대한 연구를 하였다 아래의 행동들은 코일에 전류를 유도한다 공통 된 것은 무엇인가?* 정지해 있는 자석은 코일에 전류를 유도하지 않는다 자석을 코일로부터 가까이 또는 멀리 움직일 때 전류가 흐르는 위 코일을 아래 코일로부터 가까이 또는 멀리 움직일 때 두 번째 코일에 흐르는 전류를 변화 시킬 때 (스위치를 닫거나 열어서) 계기는 유도전류를 표시 계기는 전류가 0임을 나타낸다 *위 행동은 코일을 통과하는 자기장의 변화를 야기한다

4 29.2 패러데이의 법칙 닫힌 회로에서의 유도 기전력은 그 고리를 통과 하는 자기선속의 시간변화율의 음수와 같다
자석, 도체 중 누가 움직이건 관계없이 도체 주위에서 자기선속의 변화를 알 수 있다면 유도전류를 구할 수 있다 닫힌 회로에서의 유도 기전력은 그 고리를 통과 하는 자기선속의 시간변화율의 음수와 같다 패러데이의 유도법칙 면적요소 dA 를 통과하는 자기선속:

5 패러데이의 법칙-자기선속 면이 자기장과 수직 B 와 A 는 평행 (사이 각은 f) 면과 자기장이 평행 B 와 A 는 수직

6 보기 29.1 고리에 유도된 기전력과 전류 보기 29.1 (a) 유도기전력과 유도전류
(b) 고리를 절연체로 대치했을 때 유도기전력과 유도전류 회로와 계기의 전체 저항

7 보기 29.1 (a) 자기선속 변화 유도전류 (b) 패러데이 법칙에는 회로의 저항이 포함되지 않으므로 절연체의 경우에도 유도기전력은 변하지 않음. 그러나 전류는 에 따라 고리의 저항이 무한대가 되면 기전력이 있어도 전류는 흐르지 않음

8 유도 기전력의 방향 (증가) (감소) (증가) (감소)

9 유도 기전력의 방향 면적 벡터의 방향 결정 면적 벡터와 자기장의 방향으로부터 자기선속과 그 변화율의 부호를 결정
유도기전력과 유도전류의 방향 결정 선속이 증가하면 유도기전력과 유도전류는 음이 되고, 선속이 감소하면 유도기전력과 유도전류는 양이 된다 오른손을 사용하여 유도기전력과 유도전류의 방향을 결정 면적 벡터 방향에 오른손 엄지를 일치시키고 손가락을 감으면 손가락과 같은 방향이 유도기전력과 유도전류가 양인 방향이다

10 패러데이의 법칙 유도기전력의 크기와 방향 보기 29.2 자기선속 변화 유도기전력

11 보기 29.4-발전기 I: 간단한 교류발전기 간단한 교류 발전기의 유도기전력 보기 29.4 자기선속 유도기전력 고리
선속이 가장 빨리 감소, 가장 큰 기전력 (+) 선속이 가장 빨리 증가, 가장 큰 기전력 (-) 선속이 가장 큰 음의 값, 기전력은 영 선속이 가장 큰 양의 값, 기전력은 영

12 직류(DC) 발전기와 전동기에서의 역기전력
발전기 II 직류(DC) 발전기와 전동기에서의 역기전력 고리 브러시 브러시 정류자

13 보기 29.6-발전기III 미끄러지는 도선 발전기의 유도기전력 보기 29.6 자기선속 유도기전력

14 보기 29.7 활주선 발전기에서의 일과 일률 보기 29.7 소모전력 도선을 움직일 때 일률

15 29.3 렌츠의 법칙 자기 유도 효과에 의한 방향은 그 원인에 반하는 방향으로 형성된다
자석의 운동으로 고리를 통과하는 아래 방향의 자기선속이 증가 자석의 운동으로 고리를 통과하는 위 방향의 자기선속이 감소 자석의 운동으로 고리를 통과하는 아래 방향의 자기선속이 감소 자석의 운동으로 고리 를 통과하는 위 방향의 자기선속이 증가 유도 유도 유도 유도 유도자기장은 선속변화를 거슬러 위쪽 방향; 이 유도자기장을 만들기 위해 유도전류가 그림과 같이 형성됨 유도자기장은 선속변화를 거슬러 아래쪽 방향; 이 유도자기장을 만들기 위해 유도전류가 그림과 같이 형성됨

16 렌츠의 법칙 II 자기 유도 효과의 방향은 그 원인을 방해하도록 형성된다 의 변화 (증가) 유도

17 29.4 운동 기전력 균일한 자기장 내에서 움직이는 도체 막대 막대, 속도, 전류는 서로 수직이다
움직이는 고립된 막대 정지한 도체에 연결된 막대 움직이는 막대 내에 있는 전하에 자기력이 작용… 움직이는 막대의 운동기전력은 정지한 도체에 전기장을 생성한다 …자기력에 의해 분리된 전하가 자기력을 상쇄시키는 전기력을 생성한다 운동 기전력: 닫힌 도체 고리

18 보기 29.9 운동기전력, 유도전류, 막대에 작용하는 힘 보기 29.9 기전력 유도전류 막대에 작용하는 힘

19 보기 29.10 -패러데이 원판 발전기 중심과 가장자리 사이 유도기전력 보기 29.10
반지름 r 에 있는 반지름 방향 선요소 dr 의 속력은 v = wr 이 선요소를 가로질러 유도되는 기전력은

20 29.5 유도 전기장 I 전류 I가 흐르는 긴 솔레노이드 고정된 적분 경로 검류계 도선고리 솔레노이드
파란색 원통은 자기장이 B 인 영역을 나타낸다

21 보기 29.11 보기 29.11 유도 전기장 외부의 전선 고리에서 유도기전력과 유도전기장? 유도 기전력 유도 전기장

22 29.7 변위 전류와 Maxwell 방정식 변하는 전기장이 자기장을 생성한다 변위전류항의 도입으로 전자기파를 설명할 수 있다
Ampere 법칙을 위한 경로 변위 전류 평면

23 Maxwell 방정식 전기장에 대한 Gauss 법칙 자기장에 대한 Gauss 법칙 Ampere의 법칙 Faraday의 법칙

24 연습문제 (29.1) 패러데이 법칙 (29.7) 렌츠의 법칙 (29.8) 운동 기전력 (29.10) 유도 전기장