핸드폰 무선 충전은 어떻게 작동하는 걸까?
무선 충전 코일과 전자기 유도
자기 선속 변화 · 유도 기전력 · 렌츠 법칙
[가] 무선 충전 장치
송신 코일에 교류가 흐르면 코일 주위의 자기장이 시간에 따라 변한다. 가까이에 놓인 수신 코일을 통과하는 자기 선속이 변하면 수신 코일에 유도 기전력이 생긴다. 두 코일의 위치와 모양은 고정되어 있다고 하자.
| 수신 코일 | 감은 수 N | 한 번 감은 면을 지나는 자기 선속 변화율의 크기 |
|---|---|---|
| X | 50 | 같음 |
| Y | 100 | 같음 |
유도 기전력의 크기 |ε| = N |ΔΦ/Δt|
제시문과 자료를 바탕으로 옳은 설명만을 <보기>에서 고른 것은? [4점]
<보기>
ㄱ.송신 코일의 전류가 시간에 따라 변하면 수신 코일을 지나는 자기 선속이 변하여 유도 기전력이 생길 수 있다.
ㄴ.자기 선속 변화율이 같을 때 Y의 유도 기전력은 X의 절반이다.
ㄷ.송신 코일에 일정한 직류가 충분히 오래 흐른 뒤 자기장이 변하지 않는다면, 정지한 수신 코일에는 지속적인 유도 기전력이 생기지 않는다.
과학 용어
Science Terms| 자기 선속 | 어떤 면을 통과하는 자기장의 정도를 나타내는 물리량. |
|---|---|
| 전자기 유도 | 코일을 지나는 자기 선속이 변할 때 유도 기전력이 생기는 현상. |
| 유도 기전력 | 전자기 유도에 의해 생기는 전위차. |
| 렌츠 법칙 | 유도 전류가 자기 선속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다는 법칙. |
패러데이 법칙에서 유도 기전력은 자기 선속의 변화율과 코일의 감은 수에 비례한다. 또한 변화가 멈추면 유도 기전력도 지속되지 않는다는 점을 확인한다.
1. 핵심 계산·자료 해석
한 번 감은 면을 지나는 자기 선속 변화율이 같으므로
|εX|:|εY| = 50:100 = 1:2
Y는 X보다 감은 수가 2배이므로 유도 기전력의 크기도 2배이다. 송신 코일에 일정한 직류가 충분히 오래 흐르면 자기장이 일정해져 자기 선속의 시간 변화가 0이 된다.
2. <보기> ㄱ·ㄴ·ㄷ 판단
3. 객관식 선지 분석
- ①옳은 진술 ㄷ을 포함하지 않는다.
- ②틀린 진술 ㄴ을 포함한다; 옳은 진술 ㄱ, ㄷ을 포함하지 않는다.
- ③틀린 진술 ㄴ을 포함한다; 옳은 진술 ㄷ을 포함하지 않는다.
- ④정답. 옳은 진술은 ㄱ, ㄷ이다.
- ⑤틀린 진술 ㄴ을 포함한다; 옳은 진술 ㄱ을 포함하지 않는다.
4. 그림으로 개념 연결하기
5. 자주 하는 오개념과 해석 범위
6. 문제 해결 핵심 정리
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