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무선 충전
폰을 충전 패드 위에 올려놓기만 하면, 선도 없이 전기가 어떻게 넘어갈까요?
무슨 일이 일어났나
무선 충전은 변압기처럼 유도를 써서 한 코일의 전기를 다른 코일로 옮깁니다(MagLab). 패드 속 1 차 코일에 교류를 흘리면 자기장이 방향을 계속 바꾸고, 폰 속 2 차 코일에 전류가 유도됩니다.
두 코일이 얼마나 가깝고 반듯하게 겹치는지(결합 정도 k)가 중요합니다. 시뮬레이터에서 k 가 0.9 이면 2 차 쪽 가장 큰 전압이 7.91 V · 효율 0.949 이지만, 0.5 로 떨어지면 2.34 V · 0.857, 0.2 이면 769 mV · 0.479 입니다.
그래서 폰을 패드 가운데에서 벗어나게 올리면 충전이 느려집니다. 시뮬레이터의 감은 수 · 진동수 · 결합 정도는 실제 충전기 값이 아닌 모형 값입니다.
미국 에너지부에 따르면 전기차도 전자기장으로 선 없이 충전하는 유도 충전소가 있고, 지금 나와 있는 것은 레벨 2 충전과 비슷한 전력을 냅니다.
💡 생활 속 예시
- 무선 이어폰 케이스나 스마트워치를 충전 받침에 올려 두기만 해도 충전되는 것도 코일 두 개 사이의 유도입니다.
- 카페 탁자에 붙은 무선 충전 자리에서도 폰을 표시된 가운데에 올려야 두 코일이 잘 겹쳐 빨리 충전됩니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 1 차 코일(패드 속) — 교류 전류로 방향이 바뀌는 자기장을 만듭니다.
- 2 차 코일(폰 속) — 바뀌는 자기장 속에서 전류가 유도되는 코일입니다.
- 정류 · 충전 회로 — 유도된 교류를 직류로 바꿔 배터리를 알맞게 채웁니다.
- 자리 맞춤 표시 · 자석 — 두 코일이 반듯하게 겹치도록 폰 자리를 잡아 줍니다.
- 충전기가 패드 속 1 차 코일에 교류를 흘립니다.
- 1 차 코일의 자기장이 방향을 바꾸며 폰 속 2 차 코일을 지나는 자기 선속을 계속 바꿉니다.
- 선속 변화가 2 차 코일에 교류 전압을 유도합니다.
- 폰 속 회로가 그 교류를 직류로 바꿔 배터리를 충전합니다.
확인된 값
- 유도 충전 — 전자기장으로 선 없이 전기를 전기차에 보낸다
- inductive charging 출처
- 지금 나와 있는 무선 충전소의 전력 — 레벨 2 충전과 비슷
- Level 2 출처
- 미국 에너지부가 높은 전력 무선 충전을 연구 중
- research 출처
- 변압기 — 유도로 한 회로에서 다른 회로로 전압을 옮긴다
- transfer via induction 출처
- 전류가 유도되는 쪽 코일 = 2 차 코일
- secondary coil 출처
- 1 차 코일 자기장이 1 초에 수십 번 방향을 바꾸며 전압을 만든다
- reversing field 출처
- 한 회로의 전류가 다른 회로에 전류를 일으킬 수 있음 (패러데이, 1831)
- 1831 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 · 전기와 자기 [12물리02-06]
출처
이어서 보기
같은 단원 · 전자기 유도
- 개념방향이 바뀌는 전기 (교류와 직류)
- 개념금속판 속 소용돌이 전류 (맴돌이 전류)
- 개념전자기 유도 (패러데이 법칙 · 렌츠 법칙)
- 개념코일을 지나는 자기장의 양 (자기 선속)
- 개념옆 코일에 전기를 일으키기 (상호 유도)
- 개념전류 변화를 막는 코일 (자체 유도)
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