1. 패러데이의 전자기 유도 법칙 (Faraday's Law of Induction)
회로를 관통하는 자기선속(자속, Magnetic Flux $\Phi$)이 시간적으로 변화할 때, 회로에 유도 기전력(유도 전압, $V$)이 발생하는 현상입니다.
$$V = -N \frac{d\Phi}{dt}$$
- $N$: 코일의 감은 수 (감은 수가 많을수록 강한 유도 기전력 발생)
- $\frac{d\Phi}{dt}$: 시간당 자속의 변화율 (자석이 빠르게 움직일수록 강한 유도 기전력 발생)
- 마이너스($-$) 부호: 렌츠의 법칙을 나타냅니다.
2. 렌츠의 법칙 (Lenz's Law)
전자기 유도에 의해 발생하는 유도 전류의 방향은 **"자속의 변화를 방해하려는 방향"**으로 자기장을 만드는 방향으로 흐릅니다. 즉, 자연은 변화를 싫어하며 현재 상태를 유지하려고 저항하는 성질이 있습니다.
자석이 코일에 다가올 때 (자속 증가)
다가오는 자석을 밀어내기 위해 코일 앞부분에 자석의 극과 같은 극이 유도되어 척력이 발생합니다.
- N극 접근 $\rightarrow$ 코일 왼쪽에 N극 유도 (오른손 법칙으로 전류 방향 결정)
- S극 접근 $\rightarrow$ 코일 왼쪽에 S극 유도
자석이 코일에서 멀어질 때 (자속 감소)
멀어지는 자석을 붙잡기 위해 코일 앞부분에 자석의 극과 반대 극이 유도되어 인력이 발생합니다.
- N극 후퇴 $\rightarrow$ 코일 왼쪽에 S극 유도
- S극 후퇴 $\rightarrow$ 코일 왼쪽에 N극 유도
3. 검류계(G)의 작동 원리
검류계는 아주 미세한 전류의 크기와 방향을 측정하는 기기입니다. 전류가 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 흐름에 따라 검류계의 바늘이 좌(+) 혹은 우(-)로 기울어져 유도 전류의 방향과 세기를 직관적으로 보여줍니다.