최종 업데이트: 2026-07-01

패러데이 법칙이 설명하는 것

도선 고리를 지나는 자기 선속이 변하면 그 고리의 양 끝에 전압이 나타납니다. 패러데이 전자기 유도 법칙은 이 전압의 크기를 선속이 얼마나 빨리 변하는지, 그리고 몇 개의 고리가 그 변화를 공유하는지와 연결합니다. 발전기, 변압기, 유도 충전기는 모두 이 법칙 덕분에 작동하며, 전기 공학의 토대 중 하나입니다.

공식

N번 감은 코일에서 유도되는 기전력(EMF)은 다음과 같습니다.

$$\varepsilon = -N \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$$

여기서 N은 감은 수, ΔΦ는 한 고리를 지나는 자기 선속의 변화(웨버 단위), Δt는 변화가 일어나는 시간입니다. 마이너스 부호는 렌츠의 법칙이 정하는 방향을 나타내며, 기전력의 크기는 다음과 같습니다.

$$|\varepsilon| = N \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}$$

기호	물리량	단위
ε	유도 기전력	V(볼트)
N	감은 수	—
ΔΦ	선속의 변화	Wb(웨버)
Δt	시간 간격	s(초)

렌츠의 법칙과 마이너스 부호

패러데이 법칙의 마이너스 부호는 렌츠의 법칙을 다르게 표현한 것입니다. 유도 전류는 그것을 만든 변화를 방해하는 방향으로 흐른다는 뜻입니다. 자석을 코일에 가까이 가져가면 코일이 밀어내고, 멀어지게 하면 붙잡으려 합니다. 이 방해 작용 덕분에 에너지 수지가 맞습니다. 즉, 얻는 전기 에너지는 그 저항에 맞서 한 역학적 일로 지불됩니다. 부호는 방향만 정하므로 이 계산기는 기전력의 크기를 표시합니다.

풀이 예시

100번 감은 코일이 자기장 안에 있습니다. 0.1초 동안 각 고리를 지나는 선속이 0.02 Wb만큼 변합니다. 유도 기전력을 구하세요.

1. 값을 정리합니다: N = 100, ΔΦ = 0.02 Wb, Δt = 0.1 s.
2. 패러데이 법칙(크기)을 적용합니다: |ε| = N × ΔΦ / Δt = 100 × 0.02 / 0.1.
3. 계산합니다: |ε| = 100 × 0.2 = 20 V.

따라서 선속이 변하는 동안 코일에는 20 V의 기전력이 생깁니다.

기전력을 크게 만드는 방법

공식은 서로 독립적인 세 가지 방법을 보여 줍니다.

• 감은 수를 늘린다. N을 두 배로 하면 기전력도 두 배가 됩니다. 코일을 가는 도선으로 여러 번 감는 이유입니다.
• 선속 변화를 크게 한다. 더 강한 자기장, 더 넓은 고리 면적, 둘 사이 각도의 더 큰 변화는 모두 ΔΦ를 키웁니다.
• 변화를 빠르게 한다. 같은 선속 변화를 절반의 시간에 일으키면 기전력은 두 배가 됩니다. 발전기를 빨리 돌리면 출력 전압이 올라가는 이유입니다.

발전기와 변압기

발전기에서는 코일이 자기장 안에서 회전합니다. 회전함에 따라 코일을 지나는 선속이 오르내리며 교류 기전력을 유도합니다. 이렇게 역학적 운동이 전기로 바뀝니다. 변압기에서는 1차 권선의 교류가 공통 철심에 변하는 선속을 만들고, 그 선속이 2차 권선에 기전력을 유도합니다. 두 권선의 감은 수 비가 전압을 얼마나 올리거나 내릴지를 정하는데, 이는 패러데이 법칙의 N에서 곧바로 나오는 결과입니다.

관련 계산

패러데이 법칙은 먼저 선속을 정하는 양들과 함께 쓰입니다. 전류가 흐르는 도선 주위의 자기장, 솔레노이드 내부의 자기장, 코일이 교류에 보이는 리액턴스 등입니다. 주어진 자기장과 면적으로 선속을 구하는 것이 여기서 법칙을 적용하기 전의 자연스러운 첫 단계입니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

패러데이 전자기 유도 법칙이란 무엇인가요?

패러데이 법칙은 코일을 지나는 자기 선속이 변하면 코일에 기전력(EMF)이 유도된다는 것입니다. 유도 기전력은 감은 수와 선속의 변화율을 곱한 값과 같으며 ε = −N·ΔΦ/Δt 로 표현됩니다. 발전기, 변압기, 무선 충전의 원리입니다.

마이너스 부호는 무엇을 의미하나요?

마이너스 부호는 렌츠의 법칙에서 나옵니다. 유도 전류는 그것을 만든 선속 변화를 방해하는 방향으로 흐릅니다. 이는 기전력의 방향을 정할 뿐 크기에는 영향을 주지 않습니다. 이 계산기는 크기를 표시하므로 부호는 생략합니다.

유도 기전력을 크게 하려면 어떻게 하나요?

기전력을 키우는 방법은 세 가지입니다. 감은 수를 늘리거나, 선속 변화를 크게 하거나(자기장을 강하게 하거나 고리 면적을 넓힘), 변화를 빠르게 하는 것입니다. ε = N·ΔΦ/Δt 이므로 같은 선속 변화에서 시간을 절반으로 줄이면 기전력은 두 배가 됩니다.

패러데이 법칙은 어디에 쓰이나요?

발전기는 자기장 속에서 코일을 회전시켜 선속을 변화시키며 기계적 운동을 전기로 바꿉니다. 변압기는 공통 철심 속의 변하는 선속을 이용해 전압을 높이거나 낮춥니다. 인덕션 레인지와 무선 충전기도 변하는 선속에 의존합니다.