[회로이론] [회로이론part1] 30강 마지막부분 상호인덕턴스를 적용했을 때의 유도기전력 (electric power, L value, M value, magnetic flux, inductor, alternating current power, organic voltage, transformer, shielding, power engineering)

질문 요약

유기 기전력을 계산할 때 L값이 아닌 M값을 넣는 것은 자속을 고려하기 때문인가요? 인덕터가 2개 있을 때 교류전원에 의해 인덕터 안에 코어의 극성이 변하면서 옆에 있는 인덕터도 영향을 받아 유기 전압2가 생긴다고 하셨는데, 영향을 받는 것이 자속의 영향 아닌가요? 변압기의 경우 인덕터와 인덕터 사이에 차폐가 되어있어 자속영향이 없어서 유기기전력 계산할 때 M값이 아닌 L값을 적용한다는데, 어디서 혼란이 생긴건지 궁금합니다.

답변 요약

변압기에서 유도기전력은 e=L* di/dt입니다. 이것은 주로 전력공학에서 송배전 선로가 있을 경우에 유도기전력에 의한 전자유도전압을 구할 때 적용됩니다. 상호인덕턴스를 적용하여 계산하며, 이를 이해하는 데에는 '전력 변압기 원리' 영상이 도움이 될 것입니다. (참조: 전력 변압기 원리 (변압기 기능과 동작, 변압기에서 일어나는 다양한 현상들) - YouTube, https://www.youtube.com/watch?v=N6Zl5tvT9mA)

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[회로이론part1] 30강 마지막부분 상호인덕턴스를 적용했을 때의 유도기전력

회로이론을 공부하다 보면 상호인덕턴스(Mutual Inductance)라는 개념을 만나게 됩니다. 상호인덕턴스는 두 코일이 가까이 있을 때, 하나의 코일에 흐르는 변하는 전류가 다른 코일에 전자기 유도 현상을 일으켜 기전력을 발생시키는 현상을 의미합니다. 이러한 현상을 설명할 때 고려되는 것이 바로 '유도기전력(e)'인데요, 질문해주신 내용에 대해 좀 더 자세히 설명드리겠습니다.

먼저, 유도기전력 e2를 구할 때 L값이 아니라 M값을 사용하는 이유입니다. 상호인덕턴스 현상에서는 한 코일에 생기는 자속이 그 자속의 변화가 다른 코일에 영향을 미치기 때문에 M값을 사용하는 것이 맞습니다. 여기서 M값은 상호인덕턴스를 나타내는 값이며, 두 인덕터의 상호 작용을 통해 생기는 유도기전력을 계산할 때 필요한 값입니다.

예를 들어, 인덕터 코일 A가 있고, 그 주변에 인덕터 코일 B가 있을 때, A 코일에 흐르는 전류가 변하면 A 코일 내부를 통과하는 자속이 변화합니다. 이 변화하는 자속은 B 코일을 통과하면서 B 코일에도 유도기전력을 발생시킵니다. 이때 발생하는 B 코일의 유도기전력을 계산할 때 사용하는 것이 상호인덕턴스 M값입니다.

다음으로 변압기의 예시에 대해 설명드리겠습니다. 변압기의 경우, 인덕터와 인덕터 사이에는 일반적으로 차폐가 되어 있지 않습니다. 오히려 변압기의 주요 원리는 두 코일 사이의 자속을 효과적으로 전달하기 위해 설계된 것입니다. 따라서 변압기에서 유도기전력을 계산할 때는 M값을 사용하는 것이 맞으며, 이는 코일 사이의 자속이 효율적으로 전달되도록 하기 위해서입니다.

변압기의 주요 기능과 동작, 그리고 변압기에서 일어나는 다양한 현상들에 대해 더 자세히 알고 싶다면 다음의 영상을 참조하세요. 전력 변압기 원리 - YouTube

마지막으로, 상호인덕턴스를 통해 유도기전력을 계산하는 방식에 대한 혼란이 있으신 것 같습니다. 변압기에서의 유도기전력 계산식 e=L*di/dt는 실제로는 e=M*di/dt로 사용되어야 합니다. 여기서 L은 자체 인덕턴스(Self-Inductance)를, M은 상호인덕턴스를 나타냅니다. 변압기에서는 코일 사이의 자속 전달이 중요하기 때문에 M값을 사용하는 것이고, 순수한 인덕터의 경우 자체적으로 발생하는 유도기전력을 계산할 때 L값을 사용합니다.

결론적으로, 인덕터가 서로 영향을 주고받을 때 상호인덕턴스 M값을 사용하고, 인덕터 자체의 유도기전력을 계산할 때는 L값을 사용합니다. 변압기와 같이 코일 사이에 자속이 효율적으로 전달되어야 하는 경우에는 상호인덕턴스 M값이 중요한 역할을 합니다.

• 유기 기전력(e): 코일에 전류가 흐르면서 코일 내부를 관통하는 자속의 변화로 인해 발생하는 전압
• L값: 자체 인덕턴스를 나타내며, 코일 자체의 유도기전력을 계산할 때 사용
• M값: 상호인덕턴스를 나타내며, 서로 영향을 주고받는 두 코일 사이의 유도기전력을 계산할 때 사용
• 자속: 코일을 통과하는 자기장의 양
• 교류전원: 시간에 따라 크기와 방향이 변하는 전원
• 변압기: 전압을 변환하는 장치로, 두 개 이상의 코일이 자속을 통해 상호 작용함으로써 전압을 변환
• 차폐: 한 회로나 장치가 다른 회로나 장치로부터 전자기적 간섭을 받지 않도록 보호하는 것
• 전력공학: 발전, 송전, 변전, 배전 및 이와 관련된 기술을 다루는 공학의 한 분야

상호인덕턴스와 관련한 회로이론은 복잡하게 느껴질 수 있지만, 이러한 개념들을 이해하고 올바르게 적용하는 것이 전기공학 및 관련 분야에서 매우 중요합니다.

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