인덕터의 개념

 

인덕터(Inductor)는 전류와 자기장 간의 관계를 기반으로 동작하는 수동 소자(passive component)다. 인덕터의 개념과 특성을 이해하기 위해서는 먼저 자기장의 개념과 전자기 유도에 대한 기본 지식을 가져야 이해할 수 있는데 이에 대해 이야기해 보자

인덕터의 역사와 전자기장의 관계

 

인덕터의는 19세기 초에 마이클 패러데이(Michael Faraday)와 조지프 헨리(Joseph Henry)의 연구를 통해 확립되었다. 패러데이는 자기장과 전류 간의 상호작용을 연구하면서, 자기장의 변화가 도체 내에서 전류를 유도할 수 있다는 '전자기 유도'의 법칙을 발견하였고, 패러데이의 법칙에 따라, 코일(인덕터) 주위의 자기장이 변화할 때 코일 내에 전류가 유도되며, 이 전류는 자기장에 반대되는 방향으로 흐르게 된다는 정의가 기본 개념이 되었다.

 

결론적으로 인덕터는 전류의 변화를 억제하는 역할을 하며, 이는 전자기 유도(electromagnetic induction) 현상에 기초하여 모든 개념자체를 정리했다 이해하면 된다.

인덕터의 개념과 특성

인덕터는 도선이 감겨 있는 코일 형태로 구성되며, 전류가 이 도선을 통해 흐를 때 자기장이 생성된다. 인덕터의 가장 중요한 특성 중 하나는 자기 유도 계수(Self-Inductance)로 주어진 전류 변화에 의해 유도되는 전압의 크기를 결정하는 요소임을 이해하자

 

인덕터의 또 다른 중요한 특성은 리액턴스(Reactance)다. 리액턴스는 인덕터가 교류 전류(AC)에서 가지는 저항과 유사한 개념으로, 전류의 주파수와 인덕턴스에 비례한다. 주파수가 높을수록 리액턴스도 증가하여, 인덕터는 고주파 신호에 대해 더 큰 저항을 가지게 된다.

 

인덕턴스의 란?

인덕턴스(Inductance)는 전기 회로에서 인덕터가 가지는 고유한 물리적 특성을 나타내는 개념으로, 주로 전류의 변화에 의해 발생하는 전압을 설명하는 데 사용된다. 인덕턴스는 자기 유도계수(Self-inductance)라고도 불리며, 헨리(Henry, H)라는 단위로 측정되는데, 이는 위에서 언급한 페러데이의 정의다.

 

• VL​는 인덕터 양단의 유도 전압 (voltage across the inductor),
• L은 인덕턴스 (Inductance),
• dI/dt ​는 시간에 따른 전류의 변화율

이 식은 인덕터가 전류의 변화에 반대되는 방향으로 전압을 유도한다는 것을 보여주는데. 즉, 인덕터는 전류의 변화를 억제하려는 경향이 있다는 것이다. 전류가 빠르게 변할수록 인덕터 양단에 더 큰 전압이 발생하며 자기저항이 크다, 인덕턴스는 전기 회로에서 자기장에 에너지를 저장하는 능력을 나타내고, 더 큰 인덕턴스를 가진 인덕터는 주어진 전류에서 더 많은 에너지를 자기장에 저장할 수 있다. 

이는 이와같은 수식으로 정리되며 결론적으로 인덕턴스가 클수록 저장할 수 있는 용량이 커진다 정도로 이해하자 

실제 회로에서 인덕터의 역할

인덕터는 다양한 전기 회로에서 여러 중요한 역할을 수행한다. 특히, 에너지 저장, 신호 필터링, 전압 변환 등에서 핵심적인 역할을 한다.

1. 에너지 저장: 인덕터는 자기장에 에너지를 저장할 수 있는 특성을 가지고 있다. 이 때문에 인덕터는 스위칭 전원 공급 장치(SMPS)와 같은 회로에서 에너지를 저장하고 변환하는 데 사용된다.
2. 신호 필터링: 인덕터는 고주파 신호에 높은 리액턴스를 가지기 때문에, 저주파 신호를 통과시키고 고주파 신호를 차단하는 역할을 한다. 이러한 특성은 주파수 필터, 특히 저역통과 필터(Low Pass Filter)에서 유용하게 사용된다.
3. 전압 변환: 인덕터는 교류 회로에서 전압을 변환하는 데 중요한 역할을 한다. 변압기(transformer) 내의 인덕터는 서로 결합되어, 1차 코일의 전압을 2차 코일로 유도함으로써 전압을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
4. 전류 스무딩: 인덕터는 전류의 급격한 변화를 억제하는 데 사용된다. 이 특성은 전력 공급 장치에서 전류 스무딩(smoothing) 장치로 활용되며, 전류가 일정하게 흐르도록 도와준다.
5. 모터 자력 공급:인덕터는 자기장을 만들어내는 특성을 가지고있어 전자석의 역할을 수행할수있다 이는 결론적으로 모터에서 회전력을 유기시는 역할을 수행할수있고 이를 통해 모터의 회전을 만들수있다.