패러데이 전자기 유도법칙

전기역사에 있어서 위대한 발견을 한 과학자 마이클 패러데이에 일화에 대해 알아보고 그가 발견한 전자기 유도법칙의 덕분에 현대의 모든 전기문화가 꽃을 피웠다고 해도 과언이 아니다. 왜냐하면 발전기와 전동기는 패러데이의 전자기 유도법칙을 원리로 만들어졌기 때문이다. 

마이클 패러데이 

전자기 유도법칙을 발견한 마이클 패러데이는 1791년 ~ 1867년까지 생존했던 과학자로 당시에는 화학자로 더 유명했었습니다. 꼼꼼한 성격의 패러데이는 인쇄소에서 일을 하면서 과학 책을 많이 접할 수 있었습니다. 그는 글을 정리하는 습관이 기회가 돼서 당대 최고의 과학자인 험프리 데이비의 조수로 다양한 학문을 연구할 수 있는 기회를 얻게 되었습니다.

패러데이 - 출처:나무위키

 

패러데이는 우연히 당대 최고의 과학자인 험프리 데이비의 강연을 듣게 되었는데 그 강연을 듣고 과학자가 되겠다는 큰 결심을 했고 자신이 기록한 노트를 데이비에게 보내면서 그들의 인연은 시작되었습니다. 패러데이는 화학자였던 험프리 데이비의 실험 연구를 돕는 일을 했습니다. 화산 활동을 조사할 겸 유럽 여행을 계획 중이었는데 이 여행에 운 좋게도 패러데이도 조수로 따라가게 되었습니다.

패러데이에게 있어서는 이 여행이 견문을 넓힐 수 있었던 아주 좋은 기회였던 것을 그리고 이 여행에서 당대 유명한 과학자들과의 소통의 시간도 꽤나 많이 가졌었다고 알려져 있습니다. 그중 오늘날 전류의 단위로 쓰고 있는 앙페르를 전압의 단위로 쓰고 있는 볼타도 만나서 많은 영감을 받았다고 합니다.

패러데이는 역사적으로 의미 있는 장소들을 최고의 동행자인 데이비와 함께 보고 들으며 세계적으로 유명한 과학자들을 만나보는 등 아주 값진 경험과 지식들을 습득할 수 있게 되었습니다. 본격적으로 연구를 시작하게 된 건 왕립학회에 근무하면서라고 할 수 있습니다. 이때 런던의 가스 공장에서 찌꺼기로 남은 가스를 연구하다가 당시에는 이름 없는 기체였던 벤젠을 발견하기도 했고 천문 관측을 위한 망원경에 사용될 깨끗한 유리를 만드는 연구를 하기도 했습니다. 하지만 우리가 패러데이 하면 떠올리는 건 바로 전자기파입니다.

 

1821년 물리학 연보의 편집장인 리처드 필립스로부터 전기와 자기에 대해 알고 있는 모든 것을 글로 정리해달라는 부탁을 패러데이는 받게 되는데 다양한 연구들을 통해 전류와 자기장의 관계에 대해 호기심이 원래 많았던 패러데이는 이 일을 계기로 전자기파를 좀 더 명확하게 연구했고 최초의 전동기 실험을 발견하게 되었습니다. 이후 패러데이는 앞의 전동기와는 반대로 운동 에너지를 이용해 전기 에너지를 만들어낼 수 있는 장치인 발전기를 개발하면서 움직임을 활용해 전기를 만들어낼 수 있다는 아이디어를 과학계에 제시하게 되었습니다. 전동기와 발전기의 발견은 오늘날 전기 문명의 시초라고 볼 수 있습니다.

자기장, 전기장

패러데이는 눈에 보이지 않는 전기와 자기 그리고 전기장과 자기장을 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 그림을 그려 설명했었다고 합니다.

자기장 - 출처:위키백과

그게 우리가 알고 있는 이 자기장그림 입니다. 자기력선이라고 하는 이 그림은 자석의 힘을 눈으로 볼 수 있도록 그린 건데 패러데이가 사람들에게 자석의 원리를 보다 쉽게 설명하기 위해 고안해 낸 개념이라고 알려져 있습니다. 자석의 N극과 S극처럼 전기의 플러스 전하와 마이너스 전하도 주변에 선을 만드는데 이것도 패러데이가 고안한 전기력선입니다.

전기력선 - 출처:타키온의 최강물리 블로그

이 두 가지의 개념들로 전기장이랑 자기장 둘 다 쉽게 표현할 수 있어 다시 말해 이걸 활용하면 보이지 않는 장의 개념을 누구나 눈으로 쉽게 볼 수 있는 아주 유용한 도구입니다.

패러데이의 전자기 유도 법칙(Faraday's law of electromagnetic induction)

자기장이 변하는 공간에서 기전력이 발생한다.

즉 자석 근처에서 구리선을 움직이면 구리선에 전류가 흐릅니다. 역으로 구리선 근처에서 자석을 움직이면 구리선에 전류가 흐릅니다. 발전기와 전동기의 원리이며 모든 유도전류를 이용하는 장치의 원리입니다. 유도전류란 자기장에 의해 움직이는 전류를 말합니다.

 

이상으로 패러데이의 전자기 유도 법칙에 대한 포스팅을 마치겠습니다.