트랜스 코일이 쇼트나지 않는 이유

교류전류의 최대 장점은 변압기를 사용하여 전류를 먼 거리까지 전압강하 없이 보낼 수 있는 것이었습니다.

변압기의 원리로 전압을 마음대로 조정할 수 있기 때문입니다. 여기서는 트랜스(변압기)의 철심에 감겨 있는 권선이 명백하게 연결되어 있음에도 단락(쇼트)이 되지 않는 이유에 대해서 알아봅니다.

 

 

변압기 코일이 쇼트나지 않는 이유

변압기 내부를 단순화 한 그림

그림은 변압기 내부를 단순화 한 모습입니다.

 

그림에서 오른쪽 2차 측이 무부하일 때 왼쪽의 1차 측의 코일에 전압을 인가하여 그림의 화살표 방향으로 전류가 흐른다면 자속은 철심을 따라 검은색 화살표 방향으로 흐르게 됩니다.

 

자속이 철심을 한 바퀴 돌아 다시 코일로 진입할 때 코일에서는 렌츠의 법칙(렌츠의 법칙:에 의해 코일 내부로 흐르는 자속의 반작용으로 검은색 화살표 방향의 전류의 반대방향으로 전류가 흐르게 됩니다.

 

즉, 스스로 만들어낸 자력에 의해 스스로 전류가 봉인되는 현상이 발생합니다. 

 

이 현상은 교류에서만 발생하고 직류에서는 바로 쇼트(단락)가 납니다.

 

페러데이의 전자기 유도 법칙

변압기는 패러데이의 전자기 유도 법칙을 이용해서 만든다고 했습니다.

전자기 유도 법칙이란 도체의 주위에서 자석을 움직이면 도체에 전류가 흐르는 현상입니다.

 

같은 원리로 도체에 전류가 흐를 때 도체 주위로 자속(자력의 흐름)이 발생하게 됩니다. 바로 이 원리로 철심에 코일을 감아 자속을 만들어 자속이 지나가는 철심에 2차 코일을 감아 전기를 만들어 내는 것이 변압기입니다.

 

그런데 코일이라는 것은 처음과 끝이 하나의 도선으로 연결되어 있는 것인데 양 끝단에 전압을 걸면 저항이 없는 회로가 됩니다.

 

저항이 없으면 옴의 법칙에 의해 전류는 무한대로 흐르게 되어 도선의 허용 전류치를 넘어 발생하는 열로 인해 도선이 타버리게 됩니다. 그냥 간단히 쇼트(단락) 났다고 하는 것입니다.

 

하지만 신기하게도 변압기 1차 측에 전압을 넣어도 변압기는 타지 않습니다. 왜 그럴까요?  분명히 코일은 처음과 끝이 하나의 도선을 연결되어 있는데말이죠.

 

패러데이 전자기 유도법칙

패러데이 전자기 유도법칙

 

 

렌츠의 법칙

1834년 러시아의 물리학자 렌츠(Heinrich Friedrich Emil Lenz,1804.2.12~1865.2.10)는 러시아의 상트페테르부르크대학 교수를 지내고, 전자기학을 연구하여 1834년 전자기유도가 일어나는 방향에 대해 처음으로 일반적인 법칙을 발견, 이를 렌츠의 법칙 이라 하였다.

 

렌츠의 법칙은 자속과 전류의 방향에 관한 법칙입니다.

코일에 한방향으로 전류가 흐를 때 코일 내부의 자속의 방향이 정해집니다.

역으로 자속의 방향을 코일 쪽으로 흐르게 하면 코일에선 들어온 자속을 밀어내는 방향으로 전류가 생기게 됩니다.

 

렌츠의 법칙 (타키온님의 최강물리 블로그)

 

자속이 A 에서 B 방향으로 흐를 때 코일에서 자속의 흐름에 반발하는 힘이 생기려면 전류가 A에서 B 방향으로 흘러야 합니다.

 

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