[전기 이론] 인덕턴스

 전선에 전류를 흘리면 그 주변에는 자기장이 만들어지는데 이 자기장은 전류가 더 크게 흘리거나 거리를 가까이 하게 되면 자기장이 커진다. 곧 이는 전선을 많이 감게 되면 자기장을 더 크게 만들 수 있다는 것이 된다.

 

 예를 들어 똑같은 조건에서 자기장의 크기가 다른 2개의 전선이 있다고 가정했을 때, 전류는 1A의 전류가 흐르고 왼쪽은 자속이 2wb, 오른쪽은 자속이 10wb이 나왔다면 오른쪽이 전기를 자기로 만드는 능력이 뛰어나다고 볼 수 있으며 이러한 유도능력을 인덕턴스(Inductance)라고 한다. 즉, 오른쪽의 인덕턴스가 왼쪽보다 5배 높다고 측정할 수 있다.

인덕턴스 예시

 

 인덕턴스는 전자유도에 의해 전압이 유도되는 세기이며 코일(Coil)에 대한 고유의 값을 나타낸다. 기호는 L을 사용하며 단위는 [H]로 표시하고 헨리(Henry)라 읽으며 그림 기호는 아래와 같다. 또한 반대로 코일에 시간에 따라 변화하는 자기장을 놓게 되면 코일에 전기가 만들어지고 이를 자기유도(Self induction)이라 하고 전류를 자기장으로 만들어주는 역할을 하는 소자를 인덕터(Inductor)라고 부른다.

인덕턴스 기호

인덕턴스 / 출처 : 실용오디오

 

 인덕터는 전기나 전자제품에서 많이 사용되며 전자석, 스피커, 릴레이, 모터 등에 인덕터가 들어가며 컨버터, 필터, 발진기 등에도 많이 사용된다.

 

 인덕턴스를 크게 하기 위해서는 여러 가지 요소를 고려해야 하는데 첫째는 코일의 감은 횟수인 권수, 둘째는 코일의 단면적과 길이, 마지막으로 자기장의 힘을 잘 전달해줄 수 있는 철심과 같은 Core의 투자율이다. 여기서 투자율은 진공 상태를 기준으로 크기를 비교하게 되는데 이를 비투자율이라고 하며 진공 상태를 1이라 가정했을 때, 다양한 물질들의 비투자율은 다음과 같으며 이로 인해 우리는 철을 사용하는 것이다.

비투자율표

 

 지금까지의 내용은 직류를 중심으로 해석한 것이며 여기에 교류를 흘리게 되면 다르게 작용을 하는데 코일의 교류를 흘리게 되면 전류의 방향이 바뀌고 결국 자기장의 방향도 바뀌게 된다. 이로 인하여 자기장의 변화에 따라서 코일에는 다시 기전력이 유도되고 이 유도된 기전력으로 인하여 전기의 흐름이 방해하는 성분이 생기게 되며 결국 주파수가 커지면 전기의 흐름을 방해하는 성분이 더 커지게 되며 이를 리액턴스(Reactance)라 한다. 특히, 교류에서는 이를 유도성 리액턴스(Inductive Reactance)라 한다.

 

 유도성 리액턴스는 주파수와 인덕턴스의 크기에 비례하며 주파수가 크면 자기장의 변화에 의한 반해하는 힘이 커져 전류가 더 흐르기가 어렵고 주파수가 큰 고주파에서 전류의 흐름을 크게 방해하는 특성을 가지며 식은 아래와 같다.

리액턴스 공식

 

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