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꼬꼬댁 힘센 병아리 큰닭727
변압기가 교류에서만 동작하고 직류에서는 동작하지 않는 이유를 전자기 유도 원리와 연결해서 전기를 처음 배우는 사람도 알 수 있게 설명해 주실 수 있을까요?
변압기가 교류에서만 동작하고 직류에서는 동작하지 않는 이유를 전자기 유도 원리와 연결해서 전기를 처음 배우는 사람도 알 수 있게 설명해 주실 수 있을까요?
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
변압기는 1차 코일에 흐르는 전류가 만드는 자기장의 변화를 이용해 2차 코일에 전기를 유도하는 전자기 유도 원리로 작동합니다 크기와 방향이 끊임없이 바뀌는 교류는 철심 속 자기장을 계속 변화시켜 2차 코일에 새로운 전기를 계속 만들어 냅니다 반면 전류가 한 방향으로 일정하게 흐르는 직류는 처음 전원을 켤 때를 제외하면 철심 속 자기장이 변하지 않고 가만히 유지됩니다. 전자기 유도 현상은 오직 자기장이 변할 때만 발생하므로 변화가 없는 직류 환경에서는 멈춰 있는 물레방아처럼 2차 코일에 전기가 전혀 유도되지 않습니다 따라서 전류의 끊임없는 변화를 동력으로 삼는 변압기는 직류에서는 작동하지 않고 오직 교류에서만 전압을 바꿀 수 있습니다
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채택된 답변안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
변압기는 1차 코일에 흐르는 전류가 변하면서 자기장도 변해야 2차 코일에 전압이 생기는 장치입니다.
교류는 전류의 크기와 방향이 계속해서 바뀌기 때문에 자기장도 계속 변하고, 전자기 유도에 의해 2차 코일에 전압이 만들어지게 됩니다. 반면 직류는 처음 연결할 때만 잠깐 변화가 있고 이후에는 전류가 일정해져 자기장도 거의 변하지 않습니다.
그래서 직류에서는 2차 코일에 지속적인 전압이 생기지 않고, 오히려 1차 코일에 큰 전류가 흘러 과열될 수 있습니다.
쉽게 말해서 변압기는 계속 변하는 자기장을 이용하기 때문에 교류에서는 작동하지만 일정한 직류에서는 제대로 작동하지 않습니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
변압긱는 전자기 유도 법칙, 자기장이 변할 때만 코일에 전압이 유도된다는 원리로 작동합니다.
교류는 전류의 방향과 크기가 계속 변하므로 철심 속 자기장도 끊임없이 변해 2차 코일에 전압이 유도되지만 직류는 전류가 일정하게 흐르므로 자기장이 변하지 않아 유도전압이 생기지 않는답니다.
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 변압기가 교류에서는 동작하고 직류에서는 동작하지 않는 핵심 이유는 전자기 유도 현상이 자기장의 변화가 있을 때 발생하기 때문입니다. 변압기 내부에는 철심을 중심으로 두 개의 코일이 감겨 있습니다. 한쪽 코일에 전류를 흘리면 자기장이 만들어지고, 이 자기장이 다른 코일에 전압을 유도합니다. 즉, 전류가 자기장을 만들고, 변화하는 자기장이 반대쪽 코일에 전압을 만들어 내는 원리입니다.
교류는 전류의 크기와 방향이 계속 변하기 때문에 자기장도 끊임없이 변합니다. 따라서 반대쪽 코일에도 지속적으로 전압이 유도되어 전압을 높이거나 낮출 수 있습니다. 반면 직류는 전류가 한 방향으로 일정하게 흐르므로, 처음 전원을 연결하는 순간에는 자기장이 변하지만 시간이 지나면 자기장이 일정해집니다. 이때는 더 이상 유도 전압이 발생하지 않아 변압기가 정상적으로 전압을 변환할 수 없습니다.
직류를 변압기에 연결하면 출력이 나오지 않는 것뿐 아니라 장비가 손상될 위험도 있습니다. 교류 변압기는 자기장의 변화가 전류를 제한하는 역할을 하지만, 직류에서는 이러한 효과가 사라져 코일에 큰 전류가 흐르고 철심이 자기 포화 상태에 이를 수 있기 때문입니다. 그래서 직류의 전압을 바꾸려면 먼저 전자회로로 직류를 빠르게 켜고 끄거나 교류 형태로 바꾼 뒤 변압기를 사용합니다. 휴대전화 충전기도 이런 방식으로 전압을 변환합니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
변압기는 철심에 코일 두 개를 따로 감아둔 장치예요. 두 코일은 전선으로 이어져 있지 않고, 1차 코일이 만든 자기장이 철심을 타고 2차 코일로 건너가면서 전기를 전해요.
전자기 유도로 코일에 전압이 생기려면 코일을 지나는 자기장이 변하고 있어야 해요. 코일 안에 자석을 넣었다 뺐다 하면 전류계 바늘이 움직이지만, 자석을 넣은 채 가만히 두면 바늘은 0에 머물러요.
교류는 1초에 60번씩 흐르는 방향이 앞뒤로 오가는 전류라, 1차 코일이 만드는 자기장도 쉬지 않고 커졌다 작아졌다 방향을 바꿔요. 자기장이 계속 변하니 2차 코일에도 계속 전압이 생겨요. 직류는 스위치를 켜는 순간 자기장이 0에서 생겨나며 아주 짧게 전압이 튀고, 그 뒤로는 자기장이 일정하니 2차 쪽 전압이 0이 돼요.
직류를 넣으면 위험해지기도 해요. 교류에선 변하는 자기장이 1차 코일의 전류도 억눌러 주는데, 직류에선 구리선 저항만 남아 큰 전류가 흘러 코일이 탈 수 있어요. 휴대폰 충전기는 그래서 직류를 1초에 수만 번 켰다 껐다 해 변하는 전류로 만든 뒤 작은 변압기에 넣어요 :)
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
변압기가 전기를 전달하려면 철심 속의 자기장이 계속해서 출렁거리며 바뀌어야 합니다. 왜냐하면 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면 자기장이 변해야만 2차 측 코일에 새로운 전압이 유도되기 때문이죠. 그런데 교류는 전류의 방향이랑 크기가 끊임없이 플러스에서 마이너스를 오가면서바뀌죠. 그래서 교류를 흘려주면 철심속에 자기장도 계속 춤을 추듯이 변하게 되니깐, 2차측으로 에너지가 고스란히 넘어갈수밖에 없는 것입니다.
하지만 여기서 직류를 넣어주게 되면 전류가 방향을 바꾸지 않고 한쪽으로만 전류가 흐르게 됩니다. 그러다 보니깐 전원을 처음 켤때만 잠깐 자기장이 생기고, 그 이후에는 철심속에 자기장이 완전히 멈춰서 움직이지 않게되죠. 결국에는 자기장의 변화가 전혀 없으니깐 패러데이 법칙이 작동하지 않게 되고, 2차측에는 아무런 전압도 만들어지지 않게 되는겁니다. 그래서 변압기는 쉴새없이 변하는 교류에만 작동하는거고, 직류에서는 아닌거라고 이해해주시면 되겠습니다.