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운동 기전력

1890
  • Hendrik Lorentz
전기와 자기의 운동 기전력을 보여주는 동극성 발전기.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

모셔널 EMF 도체가 자기장을 통과할 때 자기장이 발생합니다. 도체의 자기 성분은 다음과 같습니다. 로렌츠 힘[latex]mathbf{F} = q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex]는 도체 내부의 전하 운반체에 작용하여 전하 운반체를 이동시키고 전하 분리를 발생시킵니다. 이 분리는 전기장과 전위차를 생성합니다. 결과적으로 발생하는 기전력은 선적분 [latex]mathcal{E} = oint (mathbf{v} times mathbf{B}) cdot dmathbf{l}[/latex]로 주어집니다.

모셔널 EMF is a direct consequence of the 로렌츠 힘 acting on mobile charges inside a conductor that is moving relative to a magnetic field. As the conductor moves with velocity [latex]\mathbf{v}[/latex] through a magnetic field [latex]\mathbf{B}[/latex], the free charges (electrons) within it experience a magnetic force [latex]\mathbf{F}_m = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]. This force is perpendicular to both the velocity and the magnetic field, causing the charges to accumulate at one end of the conductor, leaving the other end with a net positive charge. This charge separation creates an internal electrostatic field [latex]\mathbf{E}_e[/latex] that opposes the further migration of charges. Equilibrium is reached when the electrostatic force [latex]\mathbf{F}_e = q\mathbf{E}_e[/latex] exactly balances the magnetic force, i.e., [latex]q\mathbf{E}_e = -q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex].

전하가 경험하는 유효 전기장 [latex]mathbf{E}_{eff} = mathbf{v} times mathbf{B}[/latex]는 전류를 발생시키는 비보존장입니다. 기전력(EMF)은 이 유효 전기장이 단위 전하당 한 일의 양을 도선의 길이를 따라 적분한 값입니다. 균일한 전기장 [latex]B[/latex]에 수직으로 움직이는 길이 [latex]L[/latex]의 직선 도선의 경우, 기전력은 [latex]mathcal{E} = BLv[/latex]로 단순화됩니다. 운동 기전력은 (자속 변화 측면에서) 패러데이의 유도 법칙의 특정한 경우로 볼 수 있지만, 로렌츠 힘의 관점은 전하 분리와 그로 인한 전압 발생 메커니즘에 대한 보다 미시적인 설명을 제공합니다.

UNESCO Nomenclature: 2205
전기와 자기

유형

물리적 현상

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 마이클 패러데이의 전자기 유도 발견
  • 제임스 클러크 맥스웰의 전자기학 방정식
  • JJ 톰슨의 전자 발견

응용 프로그램

  • 동극 발전기
  • 레일건
  • 자기유체역학(MHD) 발전기
  • 와전류 브레이크
  • 우주에서의 전기역학적 테더

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • spacecraft propulsion using electrodynamic tethers interacting with planetary magnetic fields
  • power generation from ocean currents moving conductive seawater through earth’s magnetic field
  • self-powered 의료용 임플란트 that generate power from blood flow through an applied magnetic field
  • vibration energy harvesters using magnets oscillating relative to coils
  • contactless flow meters for conductive fluids in industrial pipes
  • hypervelocity projectile launchers (railguns) for space launch applications
  • mhd systems for silent submarine propulsion
  • high-g sensors based on the emf generated in a moving conductive fluid
관련 개념: 운동 기전력, 로렌츠 힘, 자기장, 도체, 속도, 발전기, 전하 분리, 유도.

역사적 맥락

운동 기전력

1887
1888
1889
1890
1890
1895
1895
1885
1887
1889
1890
1890
1895
1895
1896

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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