전류가 서서히 증가하는 이유
인덕터에는 전류 변화를 방해하는 방향의 유도 기전력이 생긴다. 처음 전류가 0인 직렬 RL 회로에 일정 전압을 걸면 증가율이 처음에 가장 크고 점차 작아진다. 충분한 시간이 지나면 이상적인 인덕터의 유도 기전력은 0에 가까워지고 전류는 V/R에 접근한다.
시간상수의 의미
L=0.6 H, 전체 직렬 저항 R=3 Ω이면 τ=0.2 s다. 전원 연결 후 한 시간상수에서 전류는 최종값의 약 63%이고, 전원 없는 폐회로에서 감쇠하면 같은 시간 뒤 초기값의 약 37%다. 시간상수가 지나면 변화가 완전히 끝나는 것은 아니다.
전원을 제거한 뒤
전원이 분리되어도 저항과 인덕터를 잇는 닫힌 경로가 남으면 자기장 에너지가 저항에서 열로 소모되며 전류가 줄어든다. 이 식은 폐회로의 감쇠를 설명한다. 도선을 실제로 끊어 열린 회로를 만드는 상황은 같은 경계 조건이 아니다.
전체 저항과 실제 부품
R에는 외부 저항뿐 아니라 코일 자체의 저항도 포함할 수 있다. 이상적인 인덕터는 직류 정상 상태에서 전압 강하가 없지만 실제 코일은 저항 때문에 전력 손실이 있다. 초기 전류가 0이 아닌 경우에도 최종값은 같을 수 있으나 시간에 따른 해에는 초기값을 반영해야 한다.
관련 문서
자기 인덕턴스 / 전기 저항 / 전류 / 전자기 유도 / 미분 방정식 / LC 회로 / RLC 회로 / 옴의 법칙