플레밍의 법칙(Fleming) / 모터동작과 유도기전력의 원리

 

목차

 

 

 

 

플레밍의 왼손 법칙(Left hand rule)

 

자계(Magnetic field)안에 전선을 놓고 전류를 흐르게 하면 자계와 전류로 인해서 전선을 움직이게 하는 힘이 발생합니다. 이를 전자력(electromagnetic force) / 로렌츠의 힘(Lorentz force)라고 합니다. 자계에서 전류를 조절해서 회전체를 원하는 방향으로 회전 시키는 것이 모터의 원리 입니다. 

 

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왼손 법칙은 위 그림처럼 엄지는 힘(Force)의 방향, 검지는 (N->S)의 자계(Magnetic field) 방향, 중지는 전류의 방향 입니다.

 

 

 

위 그림처럼 파란색 점선으로 자계가 형성되어 있고 검은색 전선이 자계 사이를 지나가는 형태를 생각 해봅시다. 오른쪽 나사의 법칙에 의해 전선에 전류가 흐르면 반시계 방향으로 자기장이 생성 됩니다. 

 

여기서 자석에 의해 발생한 자계(magnetic field)의 방향과  전류의 자계 방향이 일치하는 부분은 자속이 조밀해지고 반대 방향은 느슨해지게 됩니다. 

 

Magnetic 은 안정해지려는 특성이 있으므로 자계를 일정하게 만들기 위해 전선을 이동 시킵니다. 이것이 플레밍의 왼손법칙의 원리 입니다. 

 

수식으로 표현하면 위와 같습니다.

 

• F : 전자력(N)
• B : 자속밀도(T)
• I : 전류(A)
• L : 자계 내에 유도체 길이(m)

 

 

 

 

플레밍의 오른손 법칙(Right hand rule)

 

앞서 설명한 왼손 법칙이 힘의 발생을 설명하였다면 이번에는 자계와 힘에 의해 전류를 발생하는 현상입니다. 전자유도현상이라고도 하는데 자계내에서 전선을 이동시키면서 유도 전류(an induced current)를 만들어 냅니다. 

 

 

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왼손법칙과 마찬가지로 엄지, 검지, 중지가 나타내는 값은 동일 합니다. 

 

 

 

그림처럼 자계까 (N->S) 방향으로 생겼고 그 사이를 전선이 지나가는 형태를 생각해 봅시다. 회색 방향으로 힘을 가하면 도선에 의해 자력선들이 밀려서 간격이 좁아지게 되는 지점이 있고 힘이 진행되는 반대 방향은 자력선의 간격이 넓어지게 됩니다. 

 

앞서 언급한 자연현상처럼 자계는 안정적으로 변하려고 하는 성질이 있기 때문에 도선을 반대 방향으로 밀려는 힘을 만들기 위해 전류가 생깁니다. 이러한 현상을 플레밍의 오른손 법칙이라고 합니다. 

 

여기서 발생하는 전압을 유도기전력(Induced electromotive force)이라고 하고 발생하는 전류는 유도전류라고 합니다. 

 

유도기전력의 수식은 아래와 같습니다.

 

 

 

• E : 유도기전력(V)
• B : 자속밀도(T)
• V : 이동속도(m/s)
• L : 자계 내에 유도체 길이(m)