04 // 인터랙티브 공식 백과사전 // 역학·전자기학 및 상대성이론 물리 공식집ℰ = −N · (dΦ_B / dt), where Φ_B = B · A · cos(θ)
패러데이 전자기 유도 법칙 및 렌츠의 법칙 정리
시간에 따라 변하는 자기선속 Φ_B가 발전기, 변압기, 인덕터, 무선 충전기에서 유도 기전력(전압)을 만들어 내는 원리를 설명합니다.
공식 요약
기본 공식
ℰ = −N · (dΦ_B / dt), where Φ_B = B · A · cos(θ)
변형 공식
|ℰ_avg| = N · |ΔΦ_B / Δt| (Average Induced EMF in Volts)
ℰ_motional = B · ℓ · v (Motional EMF of Moving Conductor)
ℰ_inductor = −L · (dI / dt), U_L = ½ L I² (Self-Inductance & Magnetic Energy)
변수 및 단위
| Symbol | Name | Unit |
|---|---|---|
| |ℰ| | Magnitude of Induced EMF |ℰ| | V |
| N | Number of Coil Turns (N) | turns |
| dPhi | Magnetic Flux Change |ΔΦ_B| (Webers) | Wb |
| dt | Time Interval (Δt) | s |
입력값 및 설정
[turns]
[Wb]
[s]
계산 결과 (Magnitude of Induced EMF |ℰ|)
|ℰ| =120V
공식 설명 및 배경
- Define magnetic flux through a loop of area A as Φ_B = ∫ B · dA (in Webers, 1 Wb = 1 T·m²).
- From the differential Maxwell-Faraday equation ∇ × E = −∂B/∂t, apply Stokes' Theorem over a surface bounded by the wire loop: ∮ E · dl = −d/dt ∫ B · dA.
- For N tightly wound series turns, the total induced EMF is ℰ = −N dΦ_B/dt.
단계별 풀이 예제
#1: A 200-turn stator coil experiences a magnetic flux change ΔΦ_B = 0.015 Wb over Δt = 0.025 s. Find the induced EMF.
N = 200 turnsΔΦ_B = 0.015 WbΔt = 0.025 s
|ℰ| = 200 × (0.015 / 0.025) = 200 × 0.60
→ |ℰ| = 120 V
#2: Find the ideal step-down transformer secondary voltage if N_p = 1,200 turns, N_s = 120 turns, and V_p = 120 V AC.
Same dΦ_B/dt links both windings ⇒ V_s / V_p = N_s / N_p
V_s = 120 V × (120 / 1200)
→ V_s = 12.0 V AC
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자주 묻는 질문 (FAQ)
패러데이 전자기 유도 법칙 및 렌츠의 법칙 정리 도구는 어떻게 사용하나요?+
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