์ธ๋ํฐ ์๋์ง ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋?
์ธ๋ํฐ(์ฝ์ผ)๋ ๊ถ์ ์ ํ๋ฅด๋ ์ ๋ฅ๊ฐ ๋ง๋ค์ด๋ด๋ ์๊ธฐ์ฅ์ ์๋์ง๋ฅผ ์ ์ฅํฉ๋๋ค. ์ด ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ ๋ฌผ๋ฆฌํ์ ๊ธฐ๋ณธ ๊ณต์ \(E = \frac{1}{2} \cdot L \cdot I^{2}\)๋ฅผ ์ด์ฉํด ๊ทธ ์๊ธฐ์ฅ์ ์ผ๋ง๋งํผ์ ์๋์ง๊ฐ ๋ด๊ฒจ ์๋์ง ์ ํํ๊ฒ ๊ตฌํด ์ค๋๋ค. ์ธ๋ํด์ค์ ์ ๋ฅ๋ง ์ ๋ ฅํ๋ฉด ์ ์ฅ ์๋์ง๋ฅผ ์ค(J) ๋จ์๋ก(์์ ๊ฐ์ ๋ฐ๋ฆฌ์ค๊น์ง) ๋ณด์ฌ์ค๋๋ค. ์ด ๊ณต์์ ์ ์ธ๊ณ ์ด๋์๋ ๋์ผํ๊ฒ ์ ์ฉ๋๋ ๋ณดํธ์ ์ธ ๋ฒ์น์ ๋๋ค.
์ฌ์ฉ ๋ฐฉ๋ฒ
๋จผ์ ์ธ๋ํด์ค \(L\)์ ํจ๋ฆฌ(H) ๋จ์๋ก ์ ๋ ฅํ์ธ์. ์ค์ ๋ถํ์ ๋ฐ๋ฆฌํจ๋ฆฌ(mH = 0.001 H)๋ ๋ง์ดํฌ๋กํจ๋ฆฌ(ยตH = 0.000001 H) ๋จ์๋ก ํ๊ธฐ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋ง์ผ๋, ๋จผ์ ํจ๋ฆฌ๋ก ํ์ฐํด์ ์ ๋ ฅํ๋ ๊ฒ์ด ์ข์ต๋๋ค. ๋ค์์ผ๋ก ์ ๋ฅ \(I\)๋ฅผ ์ํ์ด(A) ๋จ์๋ก ์ ๋ ฅํฉ๋๋ค. ๊ณ์ฐ ๋ฒํผ์ ๋๋ฅด๋ฉด ์ ์ฅ๋ ์๊ธฐ ์๋์ง๊ฐ ๋ํ๋ฉ๋๋ค.
๊ณต์ ํ์ด
์ธ๋ํฐ์ ์ ์ฅ๋๋ ์๋์ง๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
$$E = \frac{1}{2} L I^{2}$$์๋์ง๋ ์ธ๋ํด์ค์ ๋น๋กํด ์ ํ์ผ๋ก ๋์ด๋์ง๋ง, ์ ๋ฅ์ ๋ํด์๋ ์ ๊ณฑ์ผ๋ก ์ปค์ง๋๋ค. ์ฆ ์ ๋ฅ๊ฐ 2๋ฐฐ๊ฐ ๋๋ฉด ์ ์ฅ ์๋์ง๋ 4๋ฐฐ๊ฐ ๋ฉ๋๋ค. ์ด ์๋์ง๋ ์ ๋ฅ๊ฐ ๋ณํ ๋ ์ธ๋ํฐ๊ฐ ๋ฐฉ์ถํ๋ ์๋์ง๋ก, ์ ๋ฅ๋ฅผ ๊ฐ์๊ธฐ ๋์ผ๋ฉด ํฐ ์ ์ ์คํ์ดํฌ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ ์ด์ ์ด๊ธฐ๋ ํฉ๋๋ค. ๋ถ์คํธ ์ปจ๋ฒํฐ๋ ์ ํ ์ฝ์ผ์ด ๋ฐ๋ก ์ด ์๋ฆฌ๋ฅผ ํ์ฉํฉ๋๋ค.
๊ณ์ฐ ์์
์๋ฅผ ๋ค์ด \(L = 0.1\ \text{H}\), \(I = 2\ \text{A}\)๋ผ๊ณ ํฉ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฉด
$$E = \frac{1}{2} \times 0.1 \times 2^{2} = 0.5 \times 0.1 \times 4 = \mathbf{0.2\ \text{J}}$$(200 mJ)์ ๋๋ค. ๋ง์ฝ ์ ๋ฅ๊ฐ 4 A๋ก ์ฌ๋ผ๊ฐ๋ฉด ์๋์ง๋ \(\frac{1}{2} \times 0.1 \times 16 = 0.8\ \text{J}\)๋ก ํฌ๊ฒ ๋ฐ์ด์ค๋ฆ ๋๋ค.
์์ฃผ ๋ฌป๋ ์ง๋ฌธ
์ ์ ๋ฅ๊ฐ ์ธ๋ํด์ค๋ณด๋ค ๋ ํฐ ์ํฅ์ ์ฃผ๋์? ๊ณต์์์ ์ ๋ฅ๊ฐ ์ ๊ณฑ์ผ๋ก ๋ค์ด๊ฐ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋๋ค. ์ ๋ฅ๊ฐ ์กฐ๊ธ๋ง ๋์ด๋ ์ ์ฅ ์๋์ง๋ ํจ์ฌ ํฌ๊ฒ ์ฆ๊ฐํฉ๋๋ค.
๊ฒฐ๊ณผ๋ ์ด๋ค ๋จ์๋ก ํ์๋๋์? ๊ธฐ๋ณธ๊ฐ์ ์ค(J)์ด๋ฉฐ, ์์ ์ธ๋ํฐ์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ฐ๋ฆฌ์ค(mJ) ํ์ฐ๊ฐ๋ ํจ๊ป ๋ณด์ฌ์ค๋๋ค.
์ ํญ์ด๋ ์ฝ์ด ์์ค๋ ๋ฐ์๋๋์? ์๋์. ์ด ๊ณ์ฐ๊ธฐ๋ ์ด์์ ์ธ ์๊ธฐ์ฅ ์๋์ง๋ง ๊ตฌํฉ๋๋ค. ์ค์ ์ธ๋ํฐ๋ ์ ํญ๊ณผ ์ฝ์ด ์์ค์ ํตํด ์๋์ง๋ฅผ ์ถ๊ฐ๋ก ์๋ชจํฉ๋๋ค.