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과학

자기 선속

자기 선속과학
영어
Magnetic flux
기호
Φ
관련 요인
자기장, 면적, 방향
균일 자기장 속 평면
Φ = BA cosθ
어떤 면을 통과하는 자기장의 양을 나타내는 물리량. 자기장 세기뿐 아니라 면적과 방향에 따라 달라지며, 시간에 따른 변화가 전자기 유도와 관계된다.

개념

자기 선속은 주어진 면을 통과하는 자기장을 나타내는 물리량이다. 자기장 자체의 세기와는 구별된다. 같은 자기장 안에서도 면의 크기나 방향이 다르면 그 면을 통과하는 자기 선속은 달라진다.

면적과 방향

균일한 자기장과 평면에서는 자기 선속을 Φ = BA cosθ로 나타낸다. B는 자기장 세기, A는 면적이며, θ는 자기장과 면에 수직인 방향 사이의 각도다. 면에 수직으로 자기장이 지날 때 선속의 크기가 가장 크고, 면과 나란히 지날 때는 0이다.

자기장과 구별하기

일정한 자기장 안에서 코일을 돌릴 때 코일 자체의 면적과 외부 자기장 세기는 그대로일 수 있다. 달라지는 것은 자기장에 대한 코일의 방향이다. 따라서 코일을 통과하는 자기 선속이 커졌다고 해서 자기장 세기까지 커졌다고 판단할 수는 없다.

유도 기전력

전자기 유도에서는 자기 선속의 값 자체보다 시간에 따른 변화율이 중요하다. 같은 선속 변화라도 더 짧은 시간에 일어나면 유도 기전력의 크기가 커진다. 선속이 크더라도 시간에 따라 변하지 않는다면 그 변화로 인한 유도 기전력은 생기지 않는다.

회전 코일의 예

균일한 자기장 안에서 일정한 각속도로 회전하는 코일은 선속이 주기적으로 변한다. 단순한 발전기 모형에서 선속이 최대 또는 최소에 도달한 순간에는 순간 변화율이 0이다. 반대로 선속이 0을 지나는 순간에는 변화율의 크기가 가장 크다. 따라서 선속의 크기와 유도 기전력의 크기가 함께 최대가 되는 것은 아니다. 전류까지 비교할 때는 회로의 저항과 다른 소자의 영향도 구별해야 한다.