1. `자기 회로` 이란?
ㅇ 자기장 문제를 전기 회로적 접근법을 이용하여 단순화시켜 푸는 방법
ㅇ 전자기장 이론(E&M Field Theory)을 회로 이론(Circuit Theory)으로 대응시켜 해석함
- 전자계 이론 : 시간,공간 변수 모두 고려 (전계,자계 등)
- 회로 이론 : 시간 만 변하는 변수로 단순화시킴 (전압,전류 등)
2. 자기회로 구조
ㅇ 권선 및 높은 투자율을 갖는 강자성체(철심)으로 구성됨
3. 자기회로 특징
ㅇ 전기회로,자기회로 주요 대응
- 감겨진 권선에 전류/기자력(전기회로의 전압 즉, 기전력에 대응)가 흐르면,
- 철심(전기회로의 도선에 대응)에 자속/자류(전기회로의 전류에 대응)가 만들어짐
ㅇ 적용 가능 자기장 관련 장치 例)
- 변압기, 토로이드, 모터, 발전기, 계전기 등
4. 전기회로,자기회로 상세 비교
※ [ 범례 : ① 전기회로, ② 자기회로 ]
ㅇ 통로 : ① 전류의 통로, ② 자속(자류)의 통로
- 전류 통로 : 도선(Wire)
- 자속 통로 : 철심(Iron Core)
ㅇ 재료 물성 : ① 도체의 도전율 σ [S/m], ② 자성체의 투자율 μ [H/m]
- 도체 例) : 동선용 구리 등
- 자성체 例) : 강자성체(철심용 규소 강판 등)
ㅇ 유도력(공급력) : ① 기전력(emf) V [V], ② 기자력(mmf) Vm [A·Turn]
- 기전력 : 두 점 사이의 전위차 또는 전압 [V]
. 전류를 흐르게 하는 원천 (전류 공급)
- 기자력 : 코일에 흐르는 전류 및 턴수 [Ampere·Turn]
. 자류(자속)를 흐르게 하는 원천 (자속 공급)
ㅇ 흐름 발생 : ① 전류 I=∫J·dS [A], ② 자속(자류) Φ=∫B·dS [Wb]
- 기전력에 의해 전류가 흐르게 됨 (전하의 흐름)
- 기자력에 의해 자류가 흐르게 됨 (자하의 흐름, 실제로 자하는 없음)
ㅇ 흐름 밀도 : ① 전류밀도 J=I/S=σE [A/㎡], ② 자속밀도 B=Φ/S=μH [Wb/㎡]
- 전류밀도는 전하의 공간적 흐름을 나타냄
- 자속밀도는 자하의 공간적 흐름을 나타냄 (실제로 자하는 없음)
ㅇ 흐름 방해 : ① 전기저항 R [Ω], ② 자기저항 Rm [A/Wb]
- 전기저항 : 도선 길이에 비례, 면적에 반비례
- 자기저항 : 쇄교 면적,투자율이 클수록 자기저항이 작아짐 (철심 삽입 등)
ㅇ 오옴의 법칙 : ① V = R I, ② Vm = RmΦ= Hl = NI
- 전압 강하 : 전기 저항(R)에 비례 함
- 기자력 강하 : 자기 저항(Rm)에 비례 함
ㅇ 키르히호프의 법칙
- KCL : ① ∑I = 0, ② ∑Φ = 0
. 한 노드에 들어가는 전류의 순 합은 0 이 됨
. 한 노드에 들어가는 자류의 순 합은 0 이 됨
- KVL : ① ∑V - ∑RI = 0, ② ∑Vm - ∑RmΦ = 0
. 폐회로에 한 방향으로의 기전력 및 전압강하의 합은 0 이 됨
. 폐회로에 한 방향으로의 기자력 및 기자력강하의 합은 0 이 됨