기술칼럼

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도선에 전류계를 연결하고 자석을 근접하여 이동시키면 전류계의 지침이 흔들려 전류가 흘렀음을 알 수 있게 됩니다.

이때 자기장이 강한 자석으로 실험하거나 자석의 이동 속도를 빠르게 할 수록 전류계의 변화가 크게 일어납니다.

이렇게 자기장 속에서 도선을 움직이면 유도 기전력이 발생하게 되는데 (도선속에서 자기장을 움직여도 같은 조건임) 기억하실 것은 반드시 자기장이나 도선이 움직이는 순간에만 기전력이 발생한다는 것입니다.

1. +-의 교차없이 흐르는 전류를 직류라고 합니다.
2. +-가 교차하며 흐르는 전류를 교류라고 합니다.
교류는 1초동안에 +-가 교차하는 정도를 기준하여 (Hz)헤르츠라는 단위를 사용합니다.
일반 가정에 유입되는 교류전기는 60Hz입니다. 즉, 1초동안에 +-가 60번 교차한다는 것을 뜻합니다.


에나멜선을 둥글게 연속하여 감아 놓은 것을 코일이라고 부릅니다.


이 코일에 직류 전류를 흘리면 코일 내부에서는 위에서 설명한 기전력이 발생하여 순간적으로 전류를 흐르지 못하게 합니다.
그러나 직류는 한쪽 방향으로만 흐르므로 위에서 설명한 자석을 움직이지 않는 상태 즉, 기전력이 발생하지 않는 상태가 되는 것입니다.

결국 처음 직류가 흐르려 할때 순간적으로 기전력이 발생하여 흐르려 하는 직류를 막아서지만 그후 기전력은 소멸합니다.
따라서 코일은 직류를 아무 저항없이 흘릴 수 있게 되는 것입니다. 이때 순간적으로 나타났다 사라지는 기전력은 반대의 극성을 가지고 있어 역[逆]기전력이라 합니다.


이번에는 코일에 교류를 흘려 봅니다.


코일에 교류가 흐르려 할때 순간적으로 역기전력이 발생하여 교류의 흐름을 막아섭니다. 그 후 역기전력은 사라지지만 +-의 위상이 교차하는 교류의 특성상 이번에는 역위상의 교류가 흐르려 하고 역기전력이 다시 막아서게 됩니다.

결국 교류의 흐름은 역기전력의 방해로 인하여 제한적이 되며 +-의 위상이 빨리 바뀔 수록 즉, 주파수가 높아질 수록 교류는 더욱 흐르기 어려워집니다.

이번에는 조금 다른 실험을 합니다.
두가닥의 에나멜선을 수십회 겹쳐 감은 후 A측과 B측으로 구분합니다.(트랜스의 형상이라 생각하시면 됩니다.)
B측에 전류계를 연결하고 A측에 1.5V의 건전지의 +-를 연결하면 전류계의 지침이 순간적으로 흔들리게 됩니다.

분명 전류계에는 건전지의 전류가 흘러올 수 없는 전기적으로 분리되어 있는 구조이지만 전류계가 움직였고 그 전류는 유도기전력이라고 하는 전류로서 A측으로 부터 유도된 전류입니다.
그러나 직류가 계속 흐르게 되어도 전류계의 변화는 더 이상 없습니다. 직류는 유도전류를 만들어 내지 못하기 때문입니다.

이번에는 같은 실험 조건에서 B측에 전류계를 연결하고 A측에 1.5V의 교류전압을 연결하면 B측에 연결된 전류계 지침은 어느 일정지점을 가르키고 있게 됩니다.(계속하여 전류가 흐르고 있습니다. )
이것은 +-가 교차하는 교류의 특성상 끊임없이 유도전력이 만들어지고 있기 때문인데 실험을 계속 진행하여 더욱 진보된 결과를 알아 보겠습니다.


*. 코일의 구조와 특성
에나멜선을 둥굴게( 때로는 네모로..) 감아놓은 선을 코일이라 부릅니다. 고주파용은 1회 정도 감은 것도 있을 수 있고 저주파용은 수천회 감은 것도 있을 수 있으며 코아를 중심에 넣은 구조도 있습니다. 저주파용은 거의 코아를 사용하며 특별히 코아를 넣지 않은 코일을 공심코일이라 부릅니다.

고주파용 코일에 사용되는 코아는 고주파영역에서 손실이 적어지도록 만든 페라이트 코아를 사용하고 저주파용에서는 규소강판으로 만든 E,I코아가 주로 사용됩니다.

코일은 교류에 대해서만 전기저항을 갖도록 만든 부품입니다.

위 본문을 충분히 이해 하셨다면 코일이 왜! 교류에만 전기저항을 갖는지 자연스럽게 정리되었을 것입니다.
단위는 H(헨리)이며 1/1,000인 mH(밀리 헨리) 1/1,000,000인 uH(마이크로 헨리)의 보조단위가 있습니다.


기사 출처: 운영자 직접 작성

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