전자석(Electromagnet)의 원리

 

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전자석(Electromagnet)의 원리

 

 

아래 그림과 같이 전선에 전류(current)가 발생하면 전류의 진행 방향을 따라 자계(magnetic field)가 발생합니다.

 

나사의 진행 방향을 전류의 방향으로 생각하면 나사를 오른쪽으로 돌리면 나사가 점점 앞으로 진행합니다. 오른쪽 방향은 자계의 방향과 동일합니다. 전류의 방향과 자계의 방향이 나사의 진행방향과 동일하여 "오른쪽 나사의 법칙"이라고도 합니다.

 

아래 그림에서 동그란 부분은 전선인데 x는 뒷면, .은 앞면을 보고 있다고 생각하면됩니다. 전류는 뒷면에서 앞면으로 흐르는 형태로 상상하시면 됩니다.

 

 

 

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이와 같이 전기로 만드는 자석을 전자석(electromagnetic)이라고 합니다. 흔히, 모터나 Shaker와 같이 강력한 자력을 만들어야 하는 환경에서 전자석을 만들어서 사용합니다. 

 

 

 

 

 

전자석(Electromagnet)의 속성

 

 

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위 그림은 솔레노이드(Solenoid) 전자석입니다. 그림처럼 코일을 여러번 감으면 한구간에서 한들어지는 자계가 여러 구간에서 중첩됩니다. 즉, 코일의 감은 수는 자계의 세기와 비례하게 됩니다. 

 

그리고 자속의 밀도(density)를 높이기 위한 방법으로 위 그림은 공기를 매질로 자속이 지나가지만 내부를 철근과 같은 강자성체(ferromagnetic) 물질로 채워 놓으면 채워진 길로 자속이 밀도있게 지나갈 수 있게 됩니다. 

 

이와 같이 전류를 통해 자기장을 만드는 것을 여자(Excitation)이라고 합니다. 전류가 일정하다면 코일의 감은 수가 많을 수록 자계가 커지고 전류의 코일 직경이 작을 수록 자계가 커집니다. 

 

 

 

 

전자석(Electromagnet) 관련 수식

 

 

H : 자계 강도(A/m)

u : 자계 발생 지역 투자율(H/m)

B : 자속 밀도(T)

r : 코일 단면의 반지름(m)

I : 전류(A)