전자기 유도 (패러데이 법칙)

자기 선속 변화, 유도 기전력, 렌츠 법칙을 한 화면에서 관찰하는 3D 실험

학습 가이드

핵심 원리

코일을 통과하는 자기 선속이 변하면 코일에 유도 전류가 발생합니다. 유도 기전력의 크기는 자기 선속 변화율에 비례하며, 유도 전류 방향은 그 변화를 방해하는 방향으로 정해집니다.

탐구 질문

• 자석이 코일 안에 정지해 있을 때 유도 전류가 흐르지 않는 까닭은 무엇인가요?
• 코일의 감은 수를 늘리면 같은 운동에서도 유도 기전력은 어떻게 달라지나요?
• 자석을 더 빠르게 움직이거나 전자석 전류를 더 급하게 바꾸면 무엇이 커지나요?

실생활 예시

• 발전기: 터빈 회전으로 코일을 지나는 자기 선속을 계속 바꾸어 전기를 만듭니다.
• 전기 기타 픽업: 금속 줄의 진동이 자기장 변화를 만들어 작은 전압을 유도합니다.
• 금속 탐지기·NFC: 바뀌는 자기장을 이용해 금속이나 칩과 상호작용합니다.

관찰 포인트

• 자석이나 코일이 움직여도 핵심은 상대 운동, 즉 자기 선속 변화입니다.
• 전자석 모드에서는 전류가 일정할 때가 아니라 바뀌는 순간에만 유도 전류가 나타납니다.
• 유도 전류는 자기 선속의 증가를 막거나 감소를 보완하는 방향으로 흐릅니다.

자석 이동

자석이 코일을 향해 접근하거나 멀어질 때 코일을 통과하는 자기 선속이 변해 유도 기전력이 생깁니다.

⚡ 전자기 유도 (패러데이 법칙)

자기 선속 · 유도 기전력 그래프

위 그래프는 코일을 통과하는 자기 선속 Φ, 아래 그래프는 ε = -NΔΦ/Δt 를 실시간으로 보여줍니다.