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차량용 교류발전기 alternator
차량용 교류발전기 alternator
차축에 연결된 영구 자석이 회전하여 기전력을 만든다 .
교류발전기 AC generator
20 세기 초의수력 발전기
복습 : 전류 고리에 작용하는 토크
균일한 자기장 B
I
길이 a길이 b
코일 면적 A = ab
복습 : 전류 고리에 작용하는 토크
균일한 자기장 B
I
I
I
I
전류 고리의 방향
자기장 B 의 방향
면적 벡터 A 크기 : 전류 고리의 면적
방향 : 전류 고리에 수직 ( 오른손 법칙 )
A
복습 : 전류 고리에 작용하는 토크
LI
BLIF
균일한 자기장 B
자기장 B 의 방향
IbBF
복습 : 전류 고리에 작용하는 토크
2sin2 aF
sinF
균일한 자기장 B
자기장 B 의 방향
IbBF
a/2
sinsin IABIabB
복습 : 전류 고리에 작용하는 토크
sinIAB
sinF
균일한 자기장 B
자기장 B 의 방향
a/2
의 방향은 지면을 뚫고 나오는 방향이 된다 .
BAI
면적 벡터 A 크기 : 전류 고리의 면적
방향 : 전류 고리에 수직 ( 오른손 법칙 )
A IbBF
AC generator – 무엇이 다른가 ?
uniform magnetic field B
길이 a길이 b
코일 면적 A = ab
AC generator
AC generator
균일한 자기장 B
코일 면의 방향자기장 B
AB
t dtdN
E
tBA cos
tBAdtdN cos
tNBA sin
예제 . 어떤 교류 발전기가 도선이 8 번 감겨진 고리로 구성되어 있고 , 고리의 단면적은 0.0900 m2 이며 , 전체 저항은 12 이다 . 이 고리가 0.500 T 의 자기장 안에서 60 Hz 의 일정한 진동수로 회전하고 있다 .
tNBA sin E
]/[1202 sradf
tNBA sin E
8N 20900.0 mA TB 500.0
Hzf 60
tV
tsradmT
120sin136
120sin1200900.0500.08 2
예제 . 어떤 교류 발전기가 도선이 8 번 감겨진 고리로 구성되어 있고 , 고리의 단면적은 0.0900 m2 이며 , 전체 저항은 12 이다 . 이 고리가 0.500 T 의 자기장 안에서 60 Hz 의 일정한 진동수로 회전하고 있다 .
tV 120sin136 E(a) 최대 유도 기전력은 얼마인가 ?
136 V
(b) 최대 유도 전류는 얼마인가 ?
tV
RI 120sin
12136
E
12136
maxV
RI Emax A3.11
E
t
예제 . 어떤 교류 발전기가 도선이 8 번 감겨진 고리로 구성되어 있고 , 고리의 단면적은 0.0900 m2 이며 , 전체 저항은 12 이다 . 이 고리가 0.500 T 의 자기장 안에서 60 Hz 의 일정한 진동수로 회전하고 있다 .
tV 120sin136 E(d) 코일을 회전시키기 위한 최대 토크는 얼마인가 ?
자기 토크
AI 3.11max
sinB
ANImaxmax 809.03.11 2mA 214.8 Am
Bmaxmax TAm 5.014.8 2 Nm07.4
복습 : 전동기
2sin2 aF
sinF
균일한 자기장 B
자기장 B 의 방향
IbBF
a/2
sinsin IABIabB
현재 시계 반대 방향으로 회전 중이라면 자기 선속은 감소하는 중이다 .
따라서 유도기전력이 자기 선속을 증가시키는 방향으로 작용하게 된다 .
전동기와 역기전력
전동기의 등가 회로
armature 가 회전하기 시작할 때에는 역기전력이 0 에 가깝다 . 회전이 증가하면 점차 역기전력이 증가하고 , 전류가 감소하게 된다 .
자체 유도 self-induction
I B
자체 회로 내에서 일어나는 자기선속의 변화는 전류에 비례한다 .
IN B
자체 유도 self-induction
IN B
II
BB 는 자기장을 만들어낸 전류가 흐르는 회로 면에 대한 선속
자체 유도 self-induction
IN B
ILN B
L : 자체인덕턴스 단위 : H (Henry) – SI unit
AsV
AmTH
2
tN B
EtIL
인덕터는 전류 변화에 반대되는 방향으로 유도 기전력을 발생한다 .
예제 . 길이가 l 이고 , 도선이 균일하게 N 번 감긴 솔레노이드의 인덕턴스를 구하라 . 단 , l 은 솔레노이드의 반지름에 비해서 매우 크고 , 그 내부는 비어있다고 가정하라 .
II
ILN B
BAB 단면적 A
솔레노이드 내부의 자기장 B
INnIB00
IAN0
ANL
2
0
예제 . 길이가 25.0 cm, , 단면적이 4.00 cm2 , 그리고 도선의 감은 수가 300 인 솔레노이드의 인덕턴스를 구하라 .
II
mcm 250.00.25
ANL
2
0
242 1000.400.4 mcmA
mH
mmA
mT
181.0
1000.4250.0300104 24
27
예제 . 이 때 전류가 50.0 A/s 의 비율로 감소한다면 , 솔레노이드에 유도되는 자체유도 기전력은 얼마인가 ?
tIL
E
mHL 181.0
sA
tI 0.50
mVsAmH
05.9
0.50181.0
E
RL 회로
I
E
R
L
I
t
E/R
ReREE 632.01
RL
RL 회로의 시정수(time constant)
인덕터의 자기장에 저장된 에너지
2
21 LIPE
비교 :축전기의 전기장에 저장된 에너지
2
21CVPE
예제 . 12.0 V 전지에 25.0 Ω 저항과 5.00 H 인덕터가 직렬 연결되어 있다 . (a) 최대 전류를 구하여라 .
I
E
R
L
스위치를 켠 순간에는 전류가 갑자기 흐르기 시작하므로 , 인덕터가 최대한으로 전류가 흐르는 것을 방해한다 .
시간이 많이 흐르면 , 전류의 변화가 없어지므로 인덕터는 거의 기전력을 만들지 않는다 .
RI
0.250.12 V
A480.0
예제 . 12.0 V 전지에 25.0 Ω 저항과 5.00 H 인덕터가 직렬 연결되어 있다 . (b) 이 때 인덕터에 저장된 에너지를 구하여라 .
I
E
R
L
2
21 LIPE
2480.000.521 AH
J576.0
예제 . 12.0 V 전지에 25.0 Ω 저항과 5.00 H 인덕터가 직렬 연결되어 있다 . (c) 전류가 1.50A/s 의 비율로 변화하고 있을 때 , 인덕터에 저장된 에너지를 구하여라 .
I
E
R
L
0
tILIR
tIL
RI 1
sAHV 50.100.50.12
0.251
회로에 대하여 키르히호프의 법칙을 적용하자 .
A180.0
2
21 LIPE 2180.000.5
21 AH
J0810.0
