emf   Electromotive Force   기전력

(2023-11-04)

Induced Electromotive Force, 유도 기전력, 역기전력


1. 기전력 (Electromotive Force) 전지, 발전기 등에서 전압을 연속적으로 만들어주는 능력
     - 개방된 양 단자 간에 전위차(전압)를 만들어 내어, 
     - 회로전류를 지속적으로 흐르게 하는 능력

     * [용어 의미상 유의점] 
        . 기전력의 `력`은, (力,Force)이 아니고, 
        . 전압/전류를 만들어내는 능력(能力,Ability)을 의미함

  ㅇ 기전력 단위 : 전압 [V] 
     - 단위 전하에 대해 행할 수 있는  [J/C (Joule/Coulomb)]로써, 
     - 전압 [V]과 단위 같음


2. 발전기 (전자유도 발전), 전지 (전기화학 작용)에서의 기전력 비교

  ※ 둘다 `에너지 변환 장치`의 일종임
     - 발전기,전지역학적 에너지 또는 화학 에너지전기 에너지로 변환시키는 장치

  ㅇ 발전기 : 전자유도에 의해 내부에서 전위차(전기에너지) 발생 => 기전력(emf)
     - 회전력전자유도 방식에 의해 역학적에너지전기에너지로 변환   : 교류(AC) 발생

  ㅇ 전지   : 전기화학 반응(자발적 과정)으로부터 전위차(전기에너지) 발생 => 기전력(emf)
     - 두 전극에서 일어나는 화학반응으로 화학에너지전기에너지로 변환 : 직류(DC) 발생

    
3. 유도 기전력 (Induced Electromotive Force)

  ㅇ 유도 기전력 이란?
     - 시변 자기장에 의한 전자기 유도 현상으로 회로에 유도되는 전압(기전력)

  ㅇ 유도 기전력의 구분
     - 변환 기전력 (transformer emf)  :  (변압기 원리)
        . 자속 자체가 시간에 따라 변화 
           ..  e = - dΦ/dt   (시변 자계)
        . (시간에 따라 변화하는 자계에 의해, 기전력 발생)
     - 운동 기전력 (motional emf)     :  (발전기 원리)
        . 일정 자속에서 도체자속을 끊으면서 움직임    
           ..  e = (v x B)·L  (시변 자속 쇄교)
        . (시간에 따라 변화하는 자속 쇄교 면적으로, 기전력 발생)

  ㅇ 유도 기전력의 크기   ☞ 패러데이법칙 참조
     - 실험에 의거하여, 결합 자속의 변화와 유도된 기전력 사이의 관계에 기초함

  ㅇ 유도 기전력의 방향   ☞ 렌쯔의 법칙 참조
     - 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 발생

  ㅇ 유도 기전력 중 운동 기전력의 방향   ☞ 플레밍 오른손 법칙 참조
     - 도선의 운동에 의해, 자기장 내 도선의 운동 에너지전기 에너지로 변환   (발전기의 원리)


4. 한편, 역 기전력 (逆起電力, counter electromotive force) 은,

  ㅇ 외부에서 공급하는(일으키는) 원래 정해진 기전력과는,
     - 반대되는(상쇄시키는,반발하는) 방향으로 생기는 기전력을 말함

  ㅇ 통상, 도체운동을 함으로써, 자속의 변화를 겪으며, 
     - 이로인한 반발로 생기는 기전력을 말함

자기장 효과
   1. 외부 자기장 효과   2. 자화   3. 유도 기전력  
전자계현상(시변장)
   1. 맥스웰 방정식   2. 패러데이 법칙   3. 유도기전력   4. 변위전류   5. 전자기파   6. 시정현파계   7. 전자파세기   8. 전자기파 파동방정식  


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