자기
자력은 자석의 독특한 물리적 특성이다. 막대자석에 철판이 달라붙는 현상으로 대표되는데, 이는 자력에 의한 것이다. 전기와 자력은 구분되기 시작한 것은 16세기 초이다. 자석은 겉으로 보기에는 금속이나 세라믹 조각으로만 나타나지만, 눈에 보이지 않는 힘이 그 주위에 작용하고 있다. 자석이 힘을 발휘하는 범위를 자기장이라고 한다. 자석은 N극과 S극이라고 불리는 두 극을 가지고 있다. 두 자석을 서로 가까이 가져가면, N극은 항상 S극을 끌어당기고, 같은 극은 서로를 밀어낸다.
전류와 자기장
전류가 전선을 통해 흐를 때, 그 주위에 자기장이 만들어진다. 하나의 와이어가 이렇게 큰 자기장을 발생시키지는 않지만, 코일 모양으로 감기면 자기장이 모여 강한 힘을 발생시킨다. 코일 안에 쇠막대를 넣으면 자기장이 강해진다. 이것들은 전자석이라고 불리며, 보통은 자석은 그것들과 구별하기 위해 영구 자석이라고 불린다. 그것들이 어떻게 만들어지느냐에 따라, 전자석은 매우 강력해질 수 있다.
자석의 작용
지구 자체는 큰 자석이고 자기장을 가지고 있다. 방위각을 측정하는 나침반 바늘은 지구 자기장의 자기장 선과 같은 방향에 있는 경향이 있기 때문에 남쪽과 북쪽을 가리킨다.
자기유도
자석은 강철과 철을 끌어당긴다. 자석의 자기장이 철과 같은 금속에 영향을 미쳐 일시적으로 금속을 자석으로 만들기 때문이다. 자석이 되는 금속은 자석과 서로를 끌어당긴다. 철과 같은 금속은 자기 영역이라고 불리는 수많은 작은 자석으로 이루어져 있다. 자기 영역의 방향이 서로 다르기 때문에 바깥에 자력이 나타나지 않지만, 자기장에 들어가면 극의 방향이 일치하여 금속이 일시적으로 자석이 된다. 전자석은 철심에 감긴 철사의 코일이다. 자체 시장은 코일에 빈 공간이 가득할 때 발생한다. 자기장의 세기는 전류의 세기에 의해 결정된다. 폐차를 들어 올려 운반할 수 있을 정도로 강한 전자석이 있는가 하면 몸에서 금속 파편을 제거하는 수술에 사용될 정도로 작은 전자석도 있다.
자기 기계
전자석은 많은 기계에 사용된다. 전기 모터로 구동되는 모든 기계에는 전자석이 포함되어 있으며, 자기 부상 열차는 전자석의 힘에 의해 위로 들어 올려져 앞으로 이동한다. 전자석은 또한 정보를 저장하기 위해 하드 디스크의 자화된 영역을 바꾸고, 스피커와 이어폰도 전자석을 포함한다.
전기 모터
모든 동력원 중에서, 전기 모터가 가장 편리한 동력원이다. 스위치를 켜면 즉시 작동하며, 깨끗하고 조용하며, 세계에서 가장 빠른 기차를 움직일 수 있을 만큼 크게 만들 수도 있고, 손목시계에 들어갈 만큼 작게 만들 수도 있다. 전기 모터에 공급되는 에너지는 멀리 떨어진 발전소에서 전선을 통해 보내지거나 소형 베터리를 사용할 수 있다. 모터의 회전부는 로터라고 불리며, 하나의 코일 또는 와이어에 감긴 여러 개의 코일로 구성되어 있다. 전기가 그것을 통해 흐르면, 그것은 전자석이 되고 자기장을 만든다. 직류전동기에는 회전자가 양쪽에 있는 영구자석의 양극 사이를 회전하며, 회전자가 반회전 하면 정지 전도기에서는 회전자의 N극이 S극으로, S극은 N극으로 전환되어 회전자가 계속 회전하게 된다. 대부분의 가전제품은 직류나 교류를 가리지 않고 작동하는 직교류 겸용 모터를 사용한다. 직교류 모터 내부의 두 군데 전자석은 고정자와 회전자에서 전기가 흐르는 코일 부분이다. 직류나 교류가 들어오면 고정자와 회전자 코일에 같은 전류가 흐르므로 자기장이 같은 극이 된다. 그러면 그 반발력에 의해 회전자 코일이 뒤로 밀려나고, 이번에는 그 옆에 있는 회전자 코일이 전기 접촉부에 부착되어 반발력을 발생시킨다. 회전자 코일이 차례차례 전기가 통하면 모터가 멈추지 않고 계속 회전하게 된다.
직류 모터에서는 영구 자석의 두 극 사이에서 회전자를 통해 전류가 흐를 때 외부 전자의 N극과 S극이 각각 자석의 S극과 N극으로 끌리면서 동시에 자석의 N극과 S극에 의해 밀리므로 회전자는 반 바퀴를 회전한다. 이어서 전류가 흐르는 방향이 반전이 되면 회전자가 반 바퀴 더 돌아간다.
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