모든 기본 전자 부품 중에서 인덕터는 아마도 가장 간단하면서도 이해하기 가장 어려울 것입니다. 이 모든 것이 너무 이해가 되지 않더라도 너무 걱정하지 마십시오. 전자공학을 막 시작할 때 너무 깊이 파고들면 두통이 생길 수 있습니다. 게다가 회로를 만들 때 예전만큼 자주 사용되지 않습니다.
취미용 전자공학이 라디오를 중심으로 이루어졌던 옛날에는 인덕터가 큰 문제였습니다. 모든 사람이 마이크로컨트롤러와 기타 솔리드 스테이트 전자공학을 실험하기 시작한 이후로 인덕터는 사라진 듯합니다. 그러나 스피커, 모터, 전자석, 리드 릴레이, 변압기는 모두 기본적으로 특수 인덕터입니다. 코일을 감고 튜닝하는 일은 자주 하지 않을 수 있지만 인덕터는 거의 없어지지 않았으며 이러한 개념을 느슨하게 이해하는 것이 여전히 중요합니다.
1단계: 코일
인덕터는 기본적으로 와이어 코일입니다. 그게 전부입니다.
와이어 코일이 왜 특별한 속성을 가지고 있는지 이해하는 것은 혼란스러울 수 있습니다.
글쎄요, 모든 전선은 전기가 흐를 때 자기장을 생성합니다. 전선이 감겨 있으면 자기장을 형성하고 코어 쪽으로 집중시켜 자기적 특성이 증가합니다. 인덕터가 생성하는 자기장은 에너지를 보유하고 전류가 변하면 자기장은 회로로 더 많은 전류를 유도하여 안정적으로 유지하려고 합니다. 따라서 인덕터라는 이름이 붙었습니다.
커패시터는 전기장을 생성하고 전압의 변화에 저항하는 반면, 인덕터는 자기장을 생성하고 전류의 변화에 저항합니다.
전류를 조절하는 능력 때문에 인덕터는 전자 분야에서 많은 특수 용도가 있습니다. 이러한 용도의 대부분은 매우 복잡하고 AC 전기 신호에 영향을 미치는 능력과 관련이 있습니다. 우리는 주로 DC 전기를 다룰 것이므로 이 중 어떤 것도 심층적으로 다루지 않을 것입니다. 인덕터 이론과 그 이면에 있는 수학에 대해 더 자세히 알아보려면 All About Circuits Vol. 2(교류) 를 확인하세요 .
인덕터를 만드는 데 일반적으로 사용되는 특수 유형의 와이어인 자석 와이어가 있습니다. 모든 의도와 목적에 있어서 일반 와이어와 매우 유사하며 동일한 게이지 시스템을 사용하여 측정됩니다. 그러나 일반적인 후크업 와이어와 같은 고무 절연이 없습니다.
대신, 자석 와이어는 단단하고 매우 얇은 에나멜 코팅이 있어 유도 특성을 방해하지 않으면서도 절연 상태를 유지합니다. 이 유형의 와이어에 납땜하려면 먼저 코팅을 긁어내야 합니다.
코일마다 인덕턴스의 양이 다릅니다. 이는 헨리 단위로 측정합니다. 일반적으로 대부분의 인덕터는 uH(마이크로헨리) 범위로 측정됩니다.
회로도에서 인덕터는 꼬불꼬불한 고리 모양의 시리즈로 표현되거나, 코어가 있는 경우 두 개의 평행선을 따라 꼬불꼬불한 고리가 뭉쳐진 형태로 표현될 수 있습니다.
2단계: 코일의 인덕턴스
모든 인덕터가 동일하게 만들어진 것은 아닙니다. 코일의 인덕턴스에 영향을 미치는 네 가지 주요 요소가 있습니다.
코일의 인덕턴스를 결정하는 첫 번째 지표는 코일의 턴 수(또는 루프)입니다. 일반적으로 턴 수가 많은 코일은 턴 수가 적은 코일보다 인덕턴스가 더 큽니다.
인덕터를 다룰 때 길이도 중요합니다. 같은 수의 턴을 가진 두 개의 코일이 주어지면, 짧은 코일이 더 많은 인덕턴스를 갖습니다. 그 이유는 컴팩트함이 그 안에 더 강한 자기장을 유지하는 데 도움이 되기 때문입니다. 늘어나면서 자기장을 집중시키는 능력이 감소합니다.
코일의 직경은 또한 제공되는 인덕턴스의 양을 결정합니다. 직경이 클수록 인덕턴스가 커집니다.
많은 인덕터는 중앙에 솔리드 코어가 있습니다. 페라이트 막대(철 조각)와 같은 특수 코어를 사용하면 인덕턴스의 양을 더욱 증가시킬 수 있습니다.
솔리드 코어가 없는 인덕터는 "공기 코어"가 있는 것으로 간주됩니다. 이것은 상당히 낮은 인덕턴스를 제공합니다.
3단계: 인덕터 작업
인덕터의 작동 원리를 자세히 살펴보기보다는 전자공학을 시작할 때 접할 수 있는 일반적인 인덕터와 이를 어떤 용도로 사용할 수 있는지에 대해 논의해 보겠습니다.
코일은 일반적으로 사람들이 인덕터에 대해 이야기할 때 언급하는 것입니다. 이미 배웠듯이, 그것은 특정 강도의 자기장을 유지하도록 주의 깊게 조정된 와이어 코일일 뿐입니다. 이것은 전자 제품, 특히 무선 장치를 다룰 때 널리 사용됩니다. 코일을 다룰 때 마주칠 수 있는 다양한 폼 팩터가 있지만, 궁극적으로는 모두 와이어 코일일 뿐입니다.
변압기는 공통 코어 주위에 감긴 두 개의 와이어 코일입니다. 첫 번째 권선은 1차(또는 입력)로 간주되고 다른 코일은 2차(또는 출력)로 간주됩니다. 한 코일을 통해 전류가 보내지면 다른 코일에 전기장이 유도됩니다. 각 코일의 와이어 턴 수를 변경함으로써 각 코일은 다른 양의 인덕턴스를 갖게 되고, 결과적으로 - 농담은 아니지만 - 2차 코일의 전압은 1차 코일과 다릅니다. 현재 전압은 두 코일 간의 차이 비율과 직접적인 관련이 있습니다. 간단히 말해서, 1차와 2차의 차이가 10:1이면 1차에 2차보다 10배 더 많은 전압이 발생합니다.
전자석은 기본적으로 전기적으로 충전되면 자화되는 강자성 코어를 둘러싼 와이어 코일일 뿐입니다. 전자석은 단일 코일 인덕터와 크게 다르지 않습니다. 그러나 전자석은 전기 기계 장치로 기능하도록 설계되었으며 회로 내에서 전기를 조절하는 데 중요한 역할을 하지 않습니다.
큰 못에 자석 와이어 코일을 단단히 감아 매우 간단하게 직접 전자석을 만들어 볼 수 있습니다. 전원을 켜려면 자석 와이어 끝의 코팅을 약간 긁어내고 9V 배터리에 연결합니다.
리드 릴레이는 와이어 코일 내부에 패키징된 리드 스위치입니다. 코일에 전류가 흐르고 코일이 자화되면 스위치가 트리거됩니다. 릴레이는 코일 회로가 리드 스위치의 핀과 전기적으로 분리되어 있기 때문에 환상적입니다. 즉, 서로 연결될 걱정 없이 완전히 다른 회로의 스위치를 제어하는 데 하나의 회로를 사용할 수 있습니다. 이런 식으로 저전압 회로를 사용하여 훨씬 더 높은 전압 회로의 온/오프 리드 스위치를 제어할 수 있습니다.
솔레노이드는 와이어 코일이라는 점에서 전자석과 유사합니다. 그러나 제약이 없는 코어가 있다는 점에서 다릅니다. 전원이 공급되면 코어는 솔레노이드 본체를 통해 선형적으로 밀리거나 당겨집니다. 종종 솔레노이드에는 복귀 스프링 및/또는 잠금 링과 같은 기계적 구성 요소가 있어 초기 위치로 되돌리고 코어가 코일에서 완전히 떨어지지 않도록 합니다.
오디오 스피커도 사실 인덕터에 불과합니다. 자세히 보면 큰 자석 위에 와이어 코일이 놓여 있는 것을 볼 수 있습니다. 코일에 전원을 공급하면 앞뒤로 움직이면서 콘이라고 하는 얇은 다이어프램을 진동시킵니다. 그러면 콘이 공기를 대체하고 움직임과 관련하여 음파를 생성합니다.
그리고 만약 그것만으로 충분하지 않다면, 동적 마이크도 기본적으로 인덕터입니다. 그것은 스피커와 매우 유사하게 구성되지만, 반대로 작동합니다. 음파에 의해 생성된 변동하는 공기압이 얇은 다이어프램에 부딪히면, 그것은 그것을 앞뒤로 움직이며, 차례로 소리에 비례하는 전압을 생성합니다. 이 전압은 일반적으로 상당히 작고 증폭되어야 합니다.
마지막으로, 하지만 분명히 가장 중요한 것은 모터입니다. 진정한 인덕터로 간주하기에는 너무 복잡하지만, 여기에 나열된 다른 모든 것과 마찬가지로 모터는 코일을 포함하고 인덕턴스의 원리에 따라 작동합니다. 문제를 너무 단순화하면, DC 모터에 전원이 공급되면 모터를 한 방향으로 회전시키는 전기장이 생성됩니다. 모터의 극성이 반전되면 자기장이 뒤집히고 모터가 반대 방향으로 회전합니다.
4단계: 변환기
인덕터에 대해 알아두어야 할 또 다른 흥미로운 (그리고 매우 중요한) 점은 이것이 또한 변환기라는 것입니다. 변환기는 전기로 작동하여 물리적 힘을 생성하거나, 반대로 물리적 힘이 가해지면 전기를 생성할 수 있는 모든 것입니다.
이 셰이크 손전등의 내부를 살펴보세요. 내부에 느슨한 자석이 있는 코일이 있습니다. 자석이 코일 내부를 앞뒤로 통과하면 전류가 유도되고, 이 전류는 손전등 내부의 회로에 의해 저장됩니다. 어떤 면에서 이것은 역방향 작동 솔레노이드와 약간 비슷하며, 이 구성 요소에만 고유한 것은 아닙니다.
이해하기 어려울 수 있지만, 수동 마이크는 단순히 역으로 사용되는 스피커일 뿐입니다. 두 구성 요소 모두 거의 동일한 부분을 가지고 있습니다. 유일한 차이점은 코일의 인덕턴스와 자석의 배열이 특정 작업에 맞게 미세 조정되었다는 것입니다.
아직도 믿지 못하시다면, 이 실험을 해보세요. 두 개의 동일한 작은 스피커를 1/8" 모노 플러그에 납땜하세요.
테스트 앰프의 입력에 스피커 하나를 넣고 출력에 다른 스피커를 넣습니다. 입력에 연결된 스피커에 대고 말을 하면서 출력에서 소리가 어떻게 증폭되는지 확인합니다.
말을 하는 스피커는 음파가 진동판을 진동시킬 때 코일에 전압을 생성합니다. 출력 스피커는 반대로 진동판을 진동시키고 증폭된 전압이 코일을 통과할 때 음파를 생성합니다.