전자기 유도와 발전

통합과학2 · 환경과 에너지 — 코일을 지나는 자기장이 변하면 코일에 전류(유도 전류)가 흐른다(패러데이 법칙). 자석을 빠르게 움직이거나 코일을 많이 감을수록 유도 전류가 세다. 발전기의 원리.

1. 직접 해보기

자석의 왕복 속도(진동수)와 코일의 감은 수를 조절해, 시간에 따른 유도 전류의 세기 변화를 관찰하자. (자석이 등속으로 지날 때 자기장 변화율이 사인 꼴이라 가정)

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유도 전류를 세게 하려면

요인	효과
자석을 빠르게 움직인다	자기장 변화율 ↑ → 유도 전류 ↑
센 자석을 쓴다	자기 선속 ↑ → 유도 전류 ↑
코일을 많이 감는다	감은 수 N 에 비례해 ↑
코일 단면적을 넓힌다	자기 선속 ↑ → 유도 전류 ↑

발전과 렌츠 법칙

발전기: 터빈이 코일(또는 자석)을 돌려 자기장을 계속 변화시켜 교류 전류를 만든다 — 수력·화력·원자력·풍력 모두 ‘무언가로 터빈을 돌린다’ 는 점은 같다. 렌츠 법칙: 유도 전류는 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다(에너지 보존). 그래서 발전에는 일(운동 에너지)이 필요하다.

핵심 자기장이 변하면 코일에 유도 전류가 흐른다. 자석을 빠르게·코일을 많이 감을수록 세다. 발전기는 이 원리로 운동 에너지를 전기로 바꾼다.