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공부/기초물리

인덕터가 왜 전류의 흐름을 방해한다는거야?

Woo宙 2020. 2. 29. 14:36

https://www.youtube.com/watch?time_continue=56&v=NgwXkUt3XxQ&feature=emb_title

 

어려운 버젼의 설명

http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/lc.htm

 

L과 C가 대체 뭐길래...

Inductor와 Capacitor는 RF를 하면서 늘 옆구리에 가랭이에 끼고 살아야 하는데도 불구하고, 어째 두리뭉실하게 이해하고 넘어가게 되는 넘들중 하나인 것 같습니다. 그래서인지 초심자일수록 "대체 L은 뭐고, C는 뭐냔 말이닷!"이란 푸념을 늘어놓게 되지요. 물론 경험많은 숙련자라면 L이 뭐고 C가 뭔지 피부로 와닿기 때문에 정의한다는 것 자체가 별로 필요없겠지만.. 아직도 L과 C가 대체 뭐하려고 있는 놈인지 아리까리한 분이시라면, 일반교재에서

www.rfdh.com

위링크 내용 발췌....

 

 

 

 

 

아무 선로건 그 선로 길이 방향으로 둥글게 자기장을 형성하게 되는데, 만약 이 선로를 따라 흐르던 전류가 변화하려 하면 그 주변에 생성된 자기장도 같이 바뀌야만 합니다. (오른손 법칙 다 기억하시죠? ^^) 바로 이렇게 선로주위에 생성된 자기장이 선로의 전류/전압 변화를 따라가려면 어느정도 시간이 필요해집니다. 결국 자기장이 한박자 늦게 변하려 하다 보면 (또 사실은 별로 변하고 싶어하지도 않을 겁니다. 직접 물어본건 아니지만... -.-;) 결국 도선의 전류변화를 방해하는 꼴이 되는 것이지요.

그리고 이러한 주변의 자기장이 많이 생길수록 (즉 L값이 커질수록) 전류가 변화하기가 무척 힘들겁니다. 주변의 자기장을 일일이 설득해서 자기를 따라 변하게 해야 하는데, 그 대상이 많아질수록 쉽지가 않은 것입니다. 그래서 L값이 높을수록 고주파는 통과하기 힘들어 하는 것이지요.

그럼 또다시 자문자답을 해보겠습니다.  --> 이 부분 설명이 아리송하다. 자기장이 전류가 바뀌는 데 왜영향이 있는가 방해하는 방향도 아니라면

Q : 그렇다면 inductance를 유발시키는 inductor는 어떻게 만드나요?
A : 선로를 기이이이이이일일일일일일게 만들면 됩니다.

아주 간단하지 않습니까? 선로만 길면 주변의 자기장은 길이만큼 점점더 늘어나니까 inductance는 죽죽 늘어나줍니다. 그런데 무식하게 마냥 길게만 만들 수는 없으니, 둘둘 감아서 스프링모양의 coil로 만들게 되죠. 그래소 coil = inductor처럼 공식화된 것이구요.

여기서 한가지 짚고 넘어갈 것은, 이렇게 coil형태로 만들어 놓으면 실제 그 선로 길이만으로 구현한 것보다 L값을 증가시킬 수도 있습니다. 왜냐하면, inductance는 self inductance(자기유도)와 mutual inductance(상호유도)가 존재하기 때문입니다. (이정도는 고딩때도 배우죠...)

mutual inductance는 위의 그림과 같이 방향에 따라 다른데, 만약 전류가 같은 방향이라면 상호간의 주변의 자기장이 서로 더해져서 L값은 더더욱 세집니다. 반면 반대로 전류가 서로 다르게 흐르고 있다면 서로간의 자기장 방향이 달라서 상쇄가 되기 때문에 전체적인 L값이 작아지는 효과가 발생합니다.

RF에서 Inductance를 유발하는 Inductor는 일반 저주파에서처럼 coil형태로 감긴 긴 선로를 lumped element로 사용하기도 합니다. 만약 Microstrip과 같이 패턴을 통해 구현하려면 역시 선로를 길게만 만들어도 가능합니다. 다만 공간적 제약이 있으므로 패턴을 이용하여 Inductance를 구현하려면 아래와 같은 세가지의 Inductor형태를 주로 이용하게 됩니다.

 

보시면 아시겠지만 좁은데다 선로를 길게 깔 수는 없으니 그냥 생각나는대로 꼬아놓는 방식입니다. 이중 Spiral Inductor가 그나마 많이 애용되는데, 한방향으로 동심원을 그리기 때문에 mutual inductance에서 같은 방향으로 자기장이 더해져서 작은 크기로 큰 L값을 만들 수 있는 장점이 있

 

 

 

다른 설명

 

https://ghebook.blogspot.com/2011/06/inductor.html

 

인덕터(Inductor)

물리학, 수학, 전자파, RF, 초고주파, 안테나, 통신 이론, 정보 이론

ghebook.blogspot.com

 

 

내궁금점

자기장의 변화에 따라서 유도 기전력이 발생한다. 자기장이 변하기때문에 전류가 흐르는 것을 방해 렌트의 법칙의 의해 전류를 방해하는 방형으로 만든다. 

렌츠의 법칙은 자속의 변화를 방해하는 방향이잖아 근데 왜 자기장의 변화가 전류가 흐르는 것을 방해한다는 거야?

 

 

결론 

 

코일에 흐르는 전류의 방향이 변하면

코일 내부의 자기 선속의 변화로 인해 유도 기전력이 발생하게 되어

전류의 흐름(바뀐)을 방해한다. 

+궁금점 같은 방향이지만 세기가 변한다면? 강해진다면? 이같은 상황도 똑같이 방해한다. 

 

 

인덕터가 왜 전류의 흐름을 방해한다는거야? -> 당연히 이렇게 생각하면 헷갈리지! 

인덕터가 그냥 전류의 흐름을 방해하는 게 아니라

전류의 변화의 흐름을 방해한다 가 맞는 표현이다. 

내 결론이 맞는지는 나중에 더 많은 지식이 쌓이고 판단해봐야겠다. 

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