자화란 무엇인가, 자속밀도B와 자계 H의 관계
도대체 무슨말인가, 처음 보면 무슨 말인지 알 수가 없다. 아니 두 번 봐도 알 수가 없다.
먼저 이것들에 대해 이해하려면 "자화"라는 것이 뭔지 알아야 한다. 자화란 쉽게 말하면 "자석화 되었다"라는 뜻이다.
먼저 자석에는 N극과, S극이 있다. 자기력선은 N극에서 나와 S극으로 들어간다. 이 자석 옆에 "자성체"를 놓으면 왼쪽 자석에서 나오는 자기력선이 자성체를 통과할 것이다. 이 때 자기력선이 해당 자성체를 투과하는 비율을 "투자율"이라고 한다. 자속밀도 B = M(뮤) X H (자계) , [wb/㎡]으로 나타낸다. 이 공식에 의하여 투자율이 크면 클수록 자속밀도가 커지고 , 자속밀도가 커진다는 뜻은 그만큼 자계의 힘이 크다는 것을 얘기한다.
우리는 전자기학을 공부할 때 "자계" 라는 단위 H도 쓰고, "자속밀도" B라는 단위도 사용한다. 그럼 이 둘의 차이점은 무엇일까, 결론부터 말하면 왼쪽 최초 자석에서 나오는 것을 자계 H라고 표현하고, 이 자계에서 나오는 자기력선에 의해서 자화 된 자성체에서 나오는 자기력선을 자속밀도 B로 표시한다.
자석에서 나오는 자기력선은 자성체를 자화시키고, 자화 된 자성체에서도 자기력선이 나온다.
직류전동기의 회전원리
전동기의 원리는 다음과 같다.
① 플레밍의 왼손법칙
② 자계내 통전도체 작용 힘
먼저 결론부터 얘기하면 평등자계 내에 통전도체가 있으면 회전한다.
붉은색으로 표시한 것이 도체이며 도체의 길이 l, 도체와 평등자계가 이루는 각도 세타, 자속밀도 B 일 때
힘 F는 = I l B sinθ [N]의 힘으로 회전한다. 이때 적용되는 법칙이 플레밍의 왼손법칙이다.
N극과 S극의 평등자계에서 통전도체가 있다면, 통전도체 또한 극성을 갖게 될 것이다. N극과 N극은 서로 밀어내고, N극과 S극은 서로 당기기 때문에, 위의 그림처럼 구성되었다면 시계방향으로 회전을 하게 될 것이다.
직류전동기의 구조
직류전동기에서, N극과 S극은 "계자"로 부른다. 가운데는 회전자라고 부르며 실제로 회전하는 구역이다.
회전자는 돌면서 회전하기 때문에 극성이 바뀌게 될 것이며 이렇게 될 경우 회전방향이 맞지 않게 되므로 정류자를 설치하여 극성을 계속 동일하게 유지하도록 한다. 브러시는 불꽃이 생기는 것을 막아주는 역활을 한다.
① 계자 : 자속을 만드는 부분 (평등자계)
② 전기자 : 통전 도체 (자속을 끊어 역기전력 생성)
③ 정류자 : 전기자 회전시라도 전류방향 일정 유지
④ 브러쉬 : 정류자 발생 불꽃 제거
마무리
이 역기전력으로 다음시간에 배울 타 여자, 직권, 분권, 복권 등의 방식에서 토크와, 속도를 구하는 공식을 사용한다.
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