에나멜선과 네오디뮴 자석을 이용한 간이 전동기 원리

전류는 자기장을 만들게 되고, 자기장 속에서 전류가 받는 힘을 이용하는 것이 아래와 같은 전동기의 원리입니다.

 

2023.12.26 - [과학] - 전동기의 작동 원리

전동기의 작동 원리

 

이 원리를 이용하면 간단하게 에나멜선과 네오디뮴 자석을 이용하여 간이 전동기를 제작할 수가 있는데요, 형태는 대략적으로 아래와 같이 되겠죠.

 

에나멜선과 네오디뮴 자석을 이용한 간이 전동기

 

여기서, 전지를 연결하는 부분은 구리 등 전기가 흐를 수 있는 도체를 사용하면 되고요, 중요한 것은 에나멜선의 한쪽 끝은 피복을 반만 벗겨내고 한쪽 끝은 피복을 모두 벗겨낸다는 것입니다. 에나멜선이라는 것은 구리 전선에 에나멜이라는 절연체, 즉 전기가 통하지 않는 것을 코팅해 둔 선으로 생각을 하면 되는데요, 그러면 위의 간이 전동기에서 자기장 속에서 전류가 받는 힘에 따라 에나멜 선으로 만든 코일이 반바퀴를 회전한 다음에 피복을 벗기지 않은 부분이 닿게 되면서 전류가 통하지 않게 됩니다. 하지만, 그 이전에 작용한 힘에 의한 관성으로 나머지 반바퀴를 회전하게 되면 전류가 다시 흐르게 되고 힘의 방향은 계속 동일하므로 코일이 같은 방향으로 계속 회전을 하게 되겠죠.

 

아래의 이미지를 보시면 쉽게 이해가 될 것입니다. 도선의 피복을 반만 벗긴 것은 반바퀴가 회전하게 되면 전류가 흐르지 않게 되는 것입니다.

 

에나멜선 피복을 모두 벗긴 것과 반만 벗긴 것

 

이 간이 전동기에서 코일의 양쪽에서 받는 힘의 방향은 반대가 되고, 전류의 방향을 바꾸면 코일의 회전 방향 역시 바뀌게 됩니다. 자석의 방향을 바꾸어도 N극과 S극의 방향이 바뀌므로 자기력의 방향이 바뀌게 되므로 회전 방향이 바뀌게 되겠죠.

 

한쪽의 에나멜선은 반만 벗겨내었으므로 반바퀴를 회전하면 전류가 끊기게 됩니다. 전류가 끊어지는 순간이 있다는 것을 기억해야 합니다. 따라서 양쪽의 에나멜선을 모두 벗겨낸 상태로 간이 전동기를 만들게 되면 힘의 방향이 계속 유지되기 때문에 회전하지 않겠죠. 힘의 방향으로 움직인 다음에 멈추게 될 것입니다.

 

전류의 방향을 변경해 주는 정류자가 없이도 이렇게 간이로 원리를 파악하는 실험을 해볼 수가 있다는 것을 공유해 보았습니다.

 

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2023.12.22 - [과학] - 자기장 속에서 전류가 받는 힘의 방향

자기장 속에서 전류가 받는 힘의 방향