이 실험에서 알아볼 내용

자기선속의 변화와 유도 기전력을 비교하고, 회전 속도·감은 수·자기장의 영향을 알아보세요.

교과와 단원

교과서 연결: 비상교육 통합과학2 교사용 교과서 · II. 환경과 에너지. 개념을 설명하기 위해 별도로 만든 모형입니다.

탐구 질문과 해설

1. 코일을 통과하는 자기선속이 가장 클 때, 유도 기전력도 가장 클까요?

유도 기전력은 자기선속 자체보다 자기선속이 변하는 빠르기에 따라 달라집니다. 회전하는 코일에서 자기선속이 최대 또는 최소인 순간에는 변화율이 0이어서 유도 기전력도 0입니다.

2. 회전 속도를 2배로 높이거나 자석의 극을 뒤집으면 파형은 어떻게 달라질까요?

회전 속도를 2배로 높이면 파형의 주기는 절반이 되고 기전력의 최댓값은 2배가 됩니다. 극만 뒤집으면 같은 시각의 자기선속과 전류의 부호가 반대가 됩니다.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

균일한 자기장 속에서 면적 0.010 m²인 코일이 일정한 속도로 회전한다고 가정합니다. 회전각 θ는 자기장 방향에서 코일 면의 법선까지 잰 각도입니다. 한 번 감은 면을 통과하는 자기선속 Φ=BA cosθ, 유도 기전력 ε=−N dΦ/dt, 전류 I=ε/R을 사용합니다. 극을 뒤집으면 자기장 방향이 반대가 됩니다. 코일의 감은 수를 바꾸어도 회로의 전체 저항은 10 Ω으로 일정하게 유지하는 비교 모형입니다. 자체 유도, 내부 손실, 부하가 회전을 방해하는 효과는 생략합니다. 일정한 회전을 유지하는 데 필요한 에너지는 외부에서 공급합니다. 그림의 코일 선 수는 축약한 표현이며 법선은 코일 면에 수직입니다. 검류계와 그래프는 범위를 자동 조절하므로 숫자 눈금도 함께 비교하세요. 관찰은 3초 뒤 멈춥니다.

참고 자료

• OpenStax · 발전기와 유도 기전력 ↗