패러데이의 법칙

1. 패러데이 전자기 유도 법칙

패러데이의 전자기 유도 법칙은 전자기 유도에서 유도 기전력의 세기를 나타내는 법칙으로 유도 기전력의 세기는($ V $)는 코일의 감은 수 N과 코일을 통과하는 자기 선속의 시간적 변화율인 $ \frac{\Delta \phi }{\Delta t} $에 비례합니다.
$$ V=-N\frac{\Delta \phi }{\Delta t} $$

위 식에서 (-) 부호는 유도 전류의 방향은 자속 변화를 방해하는 방향이라는 의미입니다. 또한 위 식을 통해 자석의 세기가 셀수록 자속 변화량이 증가하고, 상대 속도가 클수록 다시 말해 자석이 빠르게 운동할수록, 코일의 감은 수가 많을수록 유도 기전력 세기가 셉니다.

2. 전자기 유도의 이용

1) 변압기

① 변압기

변압기는 전자기 유도 현상을 이용해 전압을 변화시키는 장치로, 하나의 口자 모양에는 1차 코일을 감고 교류 전류를 흘려주면 다른 쪽에 감은 2차 코일에 유도 전류와 유도 기전력이 발생합니다.

② 유도 기전력과 코일의 관계

1차 코일의 감은 수가 $ N_{1} $일 때, 1차 코일의 기전력이 $ V_{1} $이고, 2차 코일의 감은 수가 $ N_{2} $이면 2차 코일의 유도 기전력 $ V_{2} $는 다음과 같습니다.
$$ V_{2}=V_{1}\times \frac{N_{2}}{N_{1}} $$

2) 발전기

발전기는 역학적 에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치로, 자석 사이에 코일이 위치해 있는 구조입니다. 코일을 회전시키면 코일을 통과하는 자기 선속이 변하여 방향과 세기가 주기적으로 변하는 유도 전류가 발생합니다.

3) 자석과 코일의 활용

자석과 코일의 상대적인 운동으로 코일이나 금속에 유도 전류가 발생하는 것을 이용한 예로는 다이내믹 마이크로폰, 일렉트로닉 기타, 자이로드롭 등에 있는 자기 브레이크 등이 있습니다.

4) 코일의 활용

1차 코일에 흐르느 전류가 만드는 자기장의 변화가 2차 코일이나 금속에 유도 전류를 발생시키는 것을 이용합니다. 이에 대한 예로는 교통카드, 무선 충전기, 금속 탐지기 등이 있습니다.