[전기] Fleming's left hand rule (플레밍의 왼손 법칙)

 

영국 전기공학자 J.A. Fleming이 고안한 법칙.
자기장 속에서 전류가 받는 힘의 방향을 나타내는 법칙을 말한다.

자기장 속에서 전기가 흐르는 도선을 두면 힘을 받는데 조금 풀어 쓰자면,
전하가 자기장 속에서 운동하면 그 속력에 비례하는 힘을 받는다.
이 힘을 로렌츠의 힘(Lorentz’s force)이라 하는데 플레밍의 법칙은 로렌츠 힘에서 자기장과 전류가 이루는 각이 특별히 직각인 경우이다. 플레밍의 법칙은 로렌츠 힘의 관계를 현장의 전기 기술자들도
쉽게 이해 할 수 있도록 고쳐 표현 한것이라고 한다.
로렌츠 힘의 방향은 속도와 자기장이 정하는 면에 수직이다. 

 

Permanent magnet DC-motor의 구동 원리는 플레밍의 왼손 법칙으로 설명 될 수 있다.

자석의 N극과 S극 사이에 그림에서와 같이 도선이 놓여 있고 도선을 따라 전류가 흐르고 있다.
자석의 극성으로 인해 N극에서 나와 S극으로 들어가는 방향으로 자기장이 발생하게 되고,
전류의 방향은 그림에 나와 있다. 이때 오른편의 도선이 받는 힘의 방향은 플레밍의 왼손법칙에
의해 아래쪽이고, 왼편의 도선이 받는 힘의 방향은 위쪽이 된다. → 회전 발생

모터에 반대되는 개념은 바로 발전기(Generator) 이다.
모터는 전기가 흘러 운동을 만들어 내는 것이라면,
반대로 발전기는 운동으로 인해 전기가 발생되는 것이다.

자기장 속에서 도선(導線)을 움직일 때,
유도기전력(誘導起電力)에 유도되는 전류의 방향을 나타내는 법칙은 플레밍의 오른손법칙이다.
 

플레밍의 오른손법칙

 

즉, field(자기장)의 방향이 위 그림과 같을 때, 도선을 motion 방향으로 움직이게 되면
induced emf방향으로 전류가 발생 된다는 뜻이다.

모터에서도 마찬가지로 이러한 현상이 발생되는데, 앞서 봤던 DC 모터 그림에서 도선이 
회전하고 있는 방향의 반대 방향으로 사람이 강제로 회전을 시키면 전류는 반대로 흘러 가
버리게 되고 이때 Back emf(역 기전력)이 발생 하게 된다.
로봇의 각 joint에는 모터가 들어가 있는데, 전원을 끄지 않은 상태로 사람이 강제로 로봇의 팔을
움직여 버리면 모터는 발전기가 되어 버려 역기전력이 흐르게 된다.

나도 실험 하다 회로에 달려있던 퓨즈를 몇번 날려 먹었는데 그것 또한 역 기전력에 의해서 였다...

이미지 출처:
http://www.paksc.org/science-fair-projects/physics/left-hand-rule.html
http://www.tpub.com/content/doe/h1011v2/css/h1011v2_108.htm