전자가 도체를 통과할 때마다 그 도체 주위에 자기장이 발생합니다. 이 효과를 전자기력 이라고 합니다 .
자기장은 원자 내 전자의 정렬에 영향을 미치며, 전기장이 전기적으로 대전된 입자 사이에 힘을 발생시키는 것처럼 공간을 가로질러 원자 사이에 물리적 힘이 발생하게 할 수 있습니다. 전기장 과 마찬가지로 자기장은 완전히 빈 공간을 차지할 수 있으며, 멀리 있는 물질에 영향을 미칠 수 있습니다.
필드 힘과 필드 플럭스
장은 두 가지 척도가 있습니다 . 장력 과 장 플럭스 입니다 . 장력 은 장이 특정 거리에 걸쳐 가하는 "밀어내기"의 양입니다. 장 플럭스 는 공간을 통한 장의 총량 또는 효과입니다. 장력과 플럭스는 각각 도체를 통과하는 전압("밀어내기")과 전류(흐름)와 대략 유사하지만, 장 플럭스는 완전히 빈 공간(전자와 같은 입자의 움직임 없이)에서 존재할 수 있는 반면 전류는 움직일 수 있는 자유 전자가 있는 곳에서만 발생할 수 있습니다.
전자의 흐름이 저항 에 의해 방해받을 수 있는 것처럼, 필드 플럭스는 공간에서 방해받을 수 있습니다 . 공간에서 발생하는 필드 플럭스의 양은 적용된 필드 힘의 양에 비례하며, 플럭스에 대한 방해 양으로 나눕니다. 전도성 물질의 유형이 도체 의 전류에 대한 비저항을 결정하는 것처럼 , 자기장 힘이 가해지는 공간을 차지하는 물질의 유형은 자기장 플럭스에 대한 특정 방해를 결정합니다.
두 도체 사이의 전기장 플럭스는 도체 내부에 자유 전자 전하를 축적하는 반면, 자기장 플럭스는 도체를 통과하는 전자 흐름에 일정한 "관성"을 축적하여 자기장을 생성합니다.
인덕터를 사용한 더 강력한 자기장
인덕터는 이러한 현상을 이용하여 전도성 와이어의 길이를 코일 형태로 형성하도록 설계된 부품입니다. 이 모양은 직선 와이어에서 생성되는 것보다 더 강한 자기장을 생성합니다. 일부 인덕터는 자체 지지 코일에 와이어를 감아 형성됩니다.
다른 것들은 어떤 유형의 단단한 코어 소재 주위에 와이어를 감싼다. 때로는 인덕터의 코어가 직선일 수도 있고, 때로는 자속을 완전히 포함하기 위해 루프(사각형, 직사각형 또는 원형)로 결합될 수도 있다. 이러한 설계 옵션은 모두 인덕터의 성능과 특성에 영향을 미친다.
인덕터의 회로 기호는 커패시터와 마찬가지로 코일 와이어를 나타내는 코일 기호에 불과하므로 매우 간단합니다. 간단한 코일 모양이 모든 인덕터의 일반적인 기호이기는 하지만 코어가 있는 인덕터는 때때로 코일 축에 평행선을 추가하여 구별합니다. 인덕터 기호의 최신 버전은 코일 모양을 없애고 행에 여러 개의 "혹"을 표시합니다.
전류가 코일 주위에 집중된 자기장을 생성함에 따라, 이 자기장 플럭스는 코일을 통한 전자의 운동 운동을 나타내는 에너지 저장과 같습니다. 코일에 전류가 많을수록 자기장이 강해지고 인덕터가 저장하는 에너지가 많아집니다.
인덕터는 움직이는 전자의 운동 에너지를 자기장의 형태로 저장하기 때문에 회로에서 저항기(단순히 열의 형태로 에너지를 소산)와는 상당히 다르게 동작합니다. 인덕터의 에너지 저장은 인덕터를 통과하는 전류량의 함수입니다.
전류의 함수로 에너지를 저장하는 인덕터의 능력은 전류를 일정한 수준으로 유지하려는 경향을 초래합니다. 즉, 인덕터는 전류의 변화 에 저항하는 경향이 있습니다. 인덕터를 통과하는 전류가 증가하거나 감소하면 인덕터는 변화 에 반대 극성으로 리드 사이에 전압을 생성하여 변화 에 "저항"합니다 .
인덕터에 더 많은 에너지를 저장하려면 인덕터를 통과하는 전류를 늘려야 합니다. 즉, 자기장의 세기가 증가해야 하며, 자기장의 세기가 변하면 전자기 자기 유도 원리에 따라 해당 전압이 생성됩니다.
반대로, 인덕터에서 에너지를 방출하려면 인덕터를 통과하는 전류를 줄여야 합니다. 즉, 인덕터의 자기장은 세기가 약해져야 하며, 자기장 세기의 변화는 정반대 극성의 전압 강하를 자체 유도합니다.
가설적으로, 단락된 인덕터는 외부 지원 없이도 일정한 전류 속도를 유지합니다.
그러나 실제적으로 말하면, 인덕터가 전류를 자체적으로 유지할 수 있는 능력은 초전도선으로만 실현되는데, 일반 인덕터의 선 저항은 외부 전원이 없어도 전류가 매우 빠르게 감소하기에 충분하기 때문입니다.
인덕터를 통과하는 전류가 증가하면 전류 흐름 방향과 반대되는 전압이 떨어져 전력 부하로 작용합니다. 이 상태에서 인덕터는 충전 중이라고 합니다 . 자기장에 저장되는 에너지 양이 증가하기 때문입니다. 전류 방향과 관련된 전압의 극성에 유의하세요.
반대로 인덕터를 통과하는 전류가 감소하면 전류 흐름 방향을 돕는 전압이 떨어져 전원으로 작용합니다. 이 상태에서 인덕터는 방전 중이라고 합니다 . 왜냐하면 인덕터가 자기장에서 회로의 나머지 부분으로 에너지를 방출함에 따라 에너지 저장량이 감소하기 때문입니다. 전류 방향과 관련된 전압의 극성에 유의하세요.
전기 전원이 갑자기 비자화 인덕터에 적용되면 인덕터는 처음에는 전원의 전체 전압을 떨어뜨려 전류 흐름에 저항합니다. 전류가 증가하기 시작하면 점점 더 강한 자기장이 생성되어 전원에서 에너지를 흡수합니다. 결국 전류는 최대 수준에 도달하고 증가를 멈춥니다. 이 지점에서 인덕터는 전원에서 에너지를 흡수하는 것을 멈추고 리드에서 최소 전압을 떨어뜨리는 반면 전류는 최대 수준을 유지합니다.
인덕터가 더 많은 에너지를 저장함에 따라 전류 레벨이 증가하고 전압 강하가 감소합니다. 이는 커패시터 동작과 정반대입니다. 커패시터 동작에서는 에너지가 저장되면 구성 요소 전체에 전압이 증가합니다! 커패시터는 정전압을 유지하여 에너지 전하를 저장하는 반면, 인덕터는 코일을 통해 일정한 전류를 유지하여 에너지 "전하"를 유지합니다.
와이어가 감겨 있는 재료의 유형은 코일을 통과하는 주어진 양의 전류에 대해 생성되는 자기장 플럭스(따라서 저장된 에너지의 양)의 강도에 큰 영향을 미칩니다. 강자성 재료(예: 연철)로 만든 코일 코어는 알루미늄이나 공기와 같은 비자성 물질보다 주어진 자기장 힘으로 더 강한 자기장 플럭스가 발생하도록 합니다.
인덕턴스란 무엇인가?
주어진 양의 전류 흐름에 대해 에너지를 저장하는 인덕터의 능력의 척도를 인덕턴스 라고 합니다 . 놀랍지 않게도 인덕턴스는 또한 전류 변화에 대한 저항의 강도(주어진 전류 변화율에 대해 얼마나 많은 자체 유도 전압이 생성될 것인가)의 척도이기도 합니다. 인덕턴스는 대문자 "L"로 상징적으로 표시되며, 헨리 단위로 측정되며 "H"로 약칭됩니다.
초크 대 인덕터
인덕터의 구식 이름은 초크(choke )로 , 무선 회로에서 고주파 AC 신호를 차단("초크")하는 데 일반적으로 사용되기 때문에 그렇게 불립니다. 현대에도 여전히 사용되는 인덕터의 또 다른 이름은 리액터 (reactor)로, 특히 대용량 전력 애플리케이션에서 사용될 때 그렇습니다. 이 두 이름은 교류(AC) 회로 이론과 특히 유도 리액턴스(inductive reactance) 로 알려진 원리를 공부한 후에 더 잘 이해될 것입니다 .
검토:
- 인덕터는 변화에 저항하기 위해 필요한 극성으로 전압을 떨어뜨려 전류 변화에 대응합니다.
- 인덕터에 증가하는 전류가 흐르면 부하로 작용해 에너지를 흡수하면서 전압을 생성합니다(저항기와 마찬가지로 전류 입력 측은 양전하, 전류 출력 측은 음전하).
- 인덕터에 전류가 감소하면 소스 역할을 합니다. 즉, 저장된 에너지를 방출하면서 전압을 생성합니다(배터리와 같이 전류 입력 측은 음극, 전류 출력 측은 양극).
- 인덕터가 자기장 형태로 에너지를 저장하는 능력(따라서 전류의 변화에 반대하는 능력)을 인덕턴스 라고 합니다. 헨리 (H) 단위로 측정합니다 .
- 인덕터는 일반적으로 초크라는 다른 용어로 알려져 있었습니다 . 고전력 애플리케이션에서는 때때로 리액터라고 합니다 .