두 코일의 상호유도

1. 상호유도의 정의

두 코일이 가까이 있다면 한 고리에 흐르는 일정한 전류는 다른 고리를 지나가는 자기 다발을 만든다. 만일 전류를 시간에 따라 변화시키면 패러데이의 법칙에 따라 두 번째 고리에 기전력이 생겨나는데 이를 유도라고 하였다. 일반적으로 하나의 코일에 의한 자체유도를 다루지만, 감긴 두 코일이 상호 작용하여 전자기 유도를 유발할 수 있다. 우리는 이를 상호유도라고 한다.
2. 상호유도 현상에 대한 물리학적 해석
먼저, [그림 1]에서 원형으로 감긴 두 코일에 대해 생각해보자. 가변저항기는 저항값 에 맞추어져 있고 전지는 코일1에 일정한 전류 를 흐르게 한다. 그리고 이 전류는 의 자기장을 만든다. 반면 코일 2에는 민감한 계기가 달려 있으나 전지는 없다. 이때 코일 1이 코일 2에 만드는 자기 다발 은 번 감은 코일 2에 걸린다. 코일 1에 대한 코일 2의 상호유도용량은 다음과 같이 정의할 수 있다.

식을 변형시키면,
식의 양변을 에 관해 미분하면 다음과 같다.

패러데이의 법칙에 의하면 식은 코일 1의 전류의 변화에 따라 코일 2의 자기 다발이 변함을 나타낸다. 이와 관련하여 코일 2에서 생겨나는 기전력의 크기는 …