전기자동차 모터 원리 (2)[ 모터는왜 회전하는가]

---

1.페러데이렌츠법칙

---

패러데이-렌츠법칙 은 시간에따른 자기장 변화에 의하여 발생하는 전류에 대한법칙과 그를 연결해 자속까지 연결하는 모터에서의 가장 골자를 이루는 법칙이다.

• 패러데이(Faraday)의 전자기 유도 법칙 : 임의의 폐회로를 쇄교하는 시간당 자속의 변화량에 따라 그에 비례하는 기전력이 유도되고 이로인해 폐회로에 전류가 흐른다.
• ​렌츠(Lenz)의 법칙 : 패러데이가 말한 유도기전력의 방향은 쇄교하는 자속의 변화량을 방해하는 방향으로 형성된다.
• 패러데이(Faraday)-노이만(Neumann) 식 : 패러데이의 개념과 렌츠의 방향 규정을 바탕으로 수식화한 법칙

사실 이공식의 개발과정에서도 꽤나 재미있는 일화가있는데 

 아래와 같은 시험에서 페러데이 법칙이 먼저발견되어 시변자계에따른 전류생성이 화두로 페러데이가 발표를한 기록이있다. 거기서 렌츠가 기어나와서 어?? 방향성이다르네 라는 이야기를 하였고 그에다한 기본적인 고려로 둘이 합작을 하여 연구를하다가 정확하게 노이만이 발표를하여 노이만법칙이라고 불리긴하지만 결국 논리적으로 페러데이와 렌츠의 이름을 따서 법칙으로 불린다 정도의 누가 발표했고 정리한 사람이 누구냐정도의 이야기가 있다는 점만 알아두자

 

 전자기유도와 관련하여 렌츠 비오사바르 노이만의법칙등 다양한 법칙이 존재하지만 이런이야기는 어디까지나 재미의 이야기고 노이만의법칙=페러데이렌츠의법칙이다 정도로 그냥 머리속에 박아두는게 공부하는 사람들에게는 더편하다.

 

 잡설은 여기까지하고 이전 오른나사법칙에서 설명했던 암페어 법칙과 가장 큰 차이점은 자기장의 '변화' 가 발생될 때 전류가 생기는 건데 이게 왜중요하냐고 물을수있다.

 어차피 베터리로 흘리면 동일전기 흘리는거아니에요? 라는질문이 당연스럽게 발생할수있고 이는 모터의 형상에대해 직접적으로 생각하면 좀더편하다.

 

---

2.페러데이 렌츠법칙을 고려해야하는 이유

---

 

 위 사진을보면 자기력선도라는 그림으로 여기서 봐야할껀 자기력선이 얼마나 촘촘한가가 자속밀도라는 이야기부터 시작된다.

 

 자기력선을 기준으로 계산해서 얼마나 많은양의 자속이 쇄교하고 이게 회전에 따라 바뀐다를 생각해본다면 저기서 회전을 주는것 또한 시간에따라 변하는 자속을만들어줄꺼고 전압을 인가해 전류를 흘린다고 하더라도 이에따른 회전이 존재하며 이에따른 자속밀도 변화가 존재함을 겠구나를 자연스럽게 알수있다.

 

그렇다면 여기서 나오는질문이 힘은 어떤방향으로 작용하는가 에대한 질문이 나오는데 이는 아래를 보도록하자

---

3.플래밍의 왼손법칙 오른손법칙

---

 

 두사진은 플래밍의 왼손법칙과 오른속법칙에 대해 다룬사진으로 마그네틱필드와 전류의흐름에따른 힘의방향을 고려하고있다 라고 생각하면된다 이는 쉽게설명하면 직각방향으로 힘이 작용하게될꺼고

 

 이를 원통에서 고려한다면 회전력으로 작용해 각속도를 증가시키는 방향으로 적용될것입을 생각보다 쉽게 추론할수있다.

여기에 시간에따라 변하는 자계까지 고려한다면 당연히 단순 오른나사법칙에서 생각이 더나아가야 하는것은 자명한 사실이다.

 

 물론 이는 이해를위한 매우간단한 이론들만을 가져온것이고 자기회로나 전기회로의 연결 맥스웰방정식등 깊게들어가면 얼마든지 공부할량이 많다는것은 알아두고 이또한 나중에 다뤄보도록하겠다.