교류의 발생

 

아래 그림과 같이 일정한 자기장이 형성되어 있는 곳에 코일이 일정한 속도로 회전을 한다면 코일의 단면을 지나가는 자속의 변화가 주기적으로 변하게 되므로 코일에는 일정한 주기를 갖고 변화하는 유도 기전력이 형성된다.
그림과 같이 자기장 속에서 사각형 모양의 코일이 회전하는 단면을 보면, 사각형 코일의 단면과 자기력선의 방향이 서로 수직이 되었을 경우 최대의 값을 갖는다.

 

이때의 자속을 라고 하면, 코일의 단면이 자기력선의 방향과 이루는 각도 를 이룰 때, 코일을 지나가는 자속 는 이다.
이 때, 코일이 회전하는 각속도를 라고 하면,각 는 이므로 이고, 자속의 시간적 변화율은 유도 기전력 이므로, 다음과 같다.

여기서 는 교류 기전력의 최대 값으로 가 된다.

아래의 그림은 코일의 회전과 자속의 시간적 변화에 따른 유도 기전력을 보여 주고 있다.

 

유도 기전력이 바로 교류 전압이므로, 위의 식을 교류 전압 v로 나타내면 다음과 같다.

역시 교류 전압의 최대값이다.

전기 저항이 R인 도선의 양끝에 이 전압을 연결하면 저항에는 교류 전류 I가 흐르므로, 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서, 역시 교류 전류의 최대 값이다.
아래 그림은 교류 전압과 교류 전류의 관계를 보여 주고 있다.

교류에서 전압과 전류의 방향이 주기적으로 바뀌는 데 1초 동안에 변하는 횟수를 주파수라고 한다.
주파수 와 주기 T는 다음과 같은 관계가 있다.

주파수의 단위는 를 쓴다.

정 리

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<출처:네이버오픈백과>