운동기전력

 

 

패러데이의 유도 법칙을 적용하는 중요한 예로 자기장 내에서 움직이는 도선에 유도되는 기전력을 생각해보기로 하자.

 

 

 

그림과 같이 균일한 자기장이 있는 곳에 ㄷ자 형의 저항이 있는 레일이 놓여 있고, 이 레일에 수직으로 놓여있는 길이 l인 직선 도선을 속도 로 움직이게 하자. 이들 물체와 속도는 그림처럼 모두 자기장에 수직이다.

레일과 도선이 하나의 고리를 이루고 있으며 이 고리를 통과하는 자속은 변하고 있으므로 고리에 기전력이 생긴다. 시간 Δt동안 이동한 거리는 Δx=vΔt이므로 그 동안의 자속 변화는

 

 

이다. 따라서 패러데이의 유도법칙

 

 

에 의해 기전력의 크기는

 

이다.

 

 

렌츠의 법칙에 따라 유도 전류는 반시계 방향으로 흐른다. 이처럼 자기장 내에서 도체가 움직여서 생기는 기전력을 운동 기전력이라 부른다. 이러한 운동 기전력을 생기게 하는 에너지 원은 무엇인가? 고리에 흐르는 유도 전류를 I라 하면, 단위 전하당 공급되는 에너지가 기전력이므로 고리에 공급되는 일률은

 

 

이다. 이것은 도선 ab를 잡아 당기는 사람이 한 일률과 같다. 실제로 도선 ab에 작용하는 로렌츠 힘은 속도의 반대 방향으로 작용하고 그 크기는

 

 

이다.