렌츠의 법칙에 대하여

렌츠의 법칙은 독일의 물리학자인 하인리히 렌츠가 발견한 법칙입니다.

지난 포스팅 글에  패러데이 법칙에서 유도기전력의 방향을 말하는 것이 렌츠의 법칙이라고 하였는데요, 즉 렌츠의 법칙은 패러데이 법칙의 부호(sign)라 할 수 있겠습니다.

이번 포스팅에서는 이 렌츠의 법칙에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

독일의 물리학자 하인리히 렌츠

 

렌츠의 법칙이란? 

렌츠의 법칙이란 정확히 무엇인가?

우선 앞선 포스팅에서 말한 패러데이 법칙에선 자기장이 전류를 발생 시키므로 반대로 전류가 흐르는 곳에 자기장이 발생함을 증명한 것입니다.

렌츠는 이 패러데이 법칙이 발생한 원인에 대해 더 고찰함으로써 유도기전력의 방향에 관한 법칙을 알아낸 것입니다.

렌츠의 법칙에선 유도전류가 발생시킨  자기장이 기존에 있던 자기장에 어떠한 영향을 줄 수 있다는 가설을 세웠고, 이를 토대로 실험을 진행합니다.

 

유도전류의 흐름

 

자석과 코일을 이용한 유도전류의 흐름

 

위 그림과 같이 코일에 자석을 넣었다 뺐다를 반복하게 되면 유도전류가 흐르게 됩니다.

이 전류가 유도기전력에 의해 생성된 것인데, 이 유도 전류가 자기력선속의 변화에 상쇄시키는 방향으로 흐르게 됩니다.

즉, 전자기 유도에 의해 발생된 유도전류의 방향이 코일 내부 자속(자기장)의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다고 할 수 있습니다.

때문에 렌츠의 법칙에서 '-'부호가 표시되며, 이는 방향을 나타내는 표시라 할 수 있습니다.

렌츠의 법칙 '-' 부호

여기서 주의할점은 공식에서 보이듯 렌츠의 법칙은 말그대로 방향을 뜻하고, 자속의 시간에 대한 변화율이므로 자기장과 전류가 존재하더라도 변화가 없다면 유도기전력은 발생하지 않습니다.(유도전류x) 

 

유도전류의 관계

렌츠의 법칙에서 유도전류의 흐름에 대하여 고찰해봤는데요, 그럼 이 유도전류로 인해 일어나는 현상과 관계에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

유도전류의 관계 흐름

 

강한 자성을 가진 자석을 사용하거나 코일의 권수가 많게되면 유도기전력의 세기가 강해집니다.

이는 인덕턴스에 비례하여 인덕턴스도 큰 값을 가지게 됨을 뜻합니다.

반면 전류는 자기장이 강할 수록 약해지는 반비례에 관계를 가지게 됩니다.

즉, 인덕턴스는 자기장에 비례하며, 전류에 반비례 한다고 할 수 있습니다.

이를 식으로 나타내면 다음과 같습니다.

 

인덕턴스-자기선속(자기장)-전류의 관계식

 

이번 포스팅에서는 지난 포스팅과 연계된 전자기 유도 - 렌츠의 법칙에 대하여 알아보았는데요.

렌츠의 법칙에서 말한 '-' 부호의 의미를 알고, 이를 통해 기전력을 정확히 해석할 수 있게 되었습니다.

패러데이 법칙-렌츠의 법칙을 통해 알게된 전자기 유도현상은 전기공학에서 가장 기본적인 법칙으로 쓰고있으니 이번 기회에 짚고 넘어가면 좋을것 같습니다.