전동기 (모터)
Electric motor
건전지를 이으면 모터는 어떻게 쉬지 않고 빙글빙글 돌까요?
무슨 일이 일어났나
전동기는 자기장 속에 놓은 코일에 전류를 흘려, 코일의 전류가 받는 힘(로런츠 힘)으로 코일을 돌리는 장치입니다.
코일이 반 바퀴 돌 때마다 정류자와 브러시가 코일 전류의 방향을 바꿔 주어, 힘이 늘 같은 쪽으로 돌리게 합니다.
시뮬레이터에서 6 V 일 때 코일의 각속도는 12~25 rad/s 사이를, 12 V 로 올리면 25~42 rad/s 사이를 오가며 더 빨리 돕니다 — 코일이 하나뿐인 모형이라 숫자가 한 바퀴 안에서 오르내립니다.
코일이 빨리 돌면 거꾸로 밀어내는 «역기전력» 이 생겨 전류를 줄이므로, 짐이 없을 때도 어느 빠르기 언저리에서 더 빨라지지 않습니다.
1821 년 무렵 패러데이는 수은 그릇 속 뻣뻣한 전선이 막대자석 둘레를 도는 원시 전동기를, 1834 년 대븐포트는 브러시와 정류자를 갖춘 지금의 직류 전동기를 만들었습니다(MagLab).
📸 진짜 모습
불러오는 중…📸 사진NASA 암스트롱 비행 연구 센터에서 전기 비행기 X-57 맥스웰이 실은 배터리로 전동기를 돌려 시험하고 있습니다.
출처: NASA/Lauren Hughes · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗
💡 생활 속 예시
- 선풍기와 헤어드라이어 속 전동기는 날개를 돌려 바람을 만듭니다.
- 폰이 «부르르» 떠는 진동은, 아주 작은 전동기가 한쪽으로 치우친 추를 빠르게 돌려 만듭니다.
어떤 부품이 무엇을 하나
- 자석 — 코일이 놓일 자기장을 만든다 (영구 자석 또는 전자석)
- 코일 (전기자) — 전류가 흘러 자기장 속에서 힘을 받아 돈다
- 정류자 — 반 바퀴마다 코일 전류의 방향을 바꿔 같은 쪽으로 계속 돌게 한다
- 브러시 — 돌지 않는 전선과 도는 정류자를 미끄러지며 이어 전류를 넣는다
- 축 — 코일의 회전을 바퀴 · 날개 · 톱니로 전한다
- 전지를 이으면 브러시와 정류자를 거쳐 코일에 전류가 흐른다
- 자기장 속 코일의 두 변이 서로 반대쪽으로 힘을 받아 코일이 돈다
- 반 바퀴 돌면 정류자가 코일 전류의 방향을 바꿔, 힘이 다시 같은 쪽으로 돌린다
- 빨라질수록 역기전력이 커져 전류가 줄고, 짐(부하)과 맞는 빠르기에서 고르게 돈다
확인된 값
- 패러데이가 처음의 원시 전동기를 만든 해 (1821 무렵)
- 1821 출처
- 패러데이 — 전기가 도는 운동을 만들 수 있음을 알아냄
- rotary motion 출처
- 패러데이 전동기 — 수은 그릇 속 뻣뻣한 전선 + 가운데 막대자석
- wire in mercury, bar magnet 출처
- 전선이 자석 둘레를 돌았다
- wire rotates around magnet 출처
- 발로의 바퀴 — 초기 전동기 (1822)
- 1822 출처
- 대븐포트가 지금의 직류 전동기(브러시 · 정류자)를 만든 해
- 1834 출처
- 대븐포트 전동기 — 브러시와 정류자를 갖춤
- brush and commutator 출처
- 대븐포트가 특허를 받은 날 (1837-02-25)
- 1837-02-25 출처
- 대븐포트 전동기로 작은 모형 기차와 작업장 기계를 돌림
- model train 출처
- 미국 제조업이 받은 전기의 약 절반을 기계 구동(주로 전동기 · 펌프 · 송풍기)이 씀 (2010 조사)
- about half 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 과학(중학교) · 전기와 자기 [9과14-04]
- 잉글랜드 · KS3 Physics: Magnetism
- 일본 · 中学校 第1分野 (3) 電流とその利用
출처
- https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/museum/faraday-motor-1821/(확인 2026-11-12)
- https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/timeline/1820-1829/(확인 2026-11-12)
- https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/museum/davenport-motor-1834/(확인 2026-11-12)
- https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=13431(확인 2026-11-12)
이어서 보기
같은 단원 · 자기와 전자석
- 개념전류가 만드는 자기장 (앙페르 법칙)
- 개념전기로 켜고 끄는 자석 (전자석)
- 개념자기장이 전류를 옆으로 밀어 생기는 전압 (홀 효과)
- 개념자기장 속 전하가 받는 힘 (로런츠 힘)
- 개념자석에 붙는 물질과 안 붙는 물질 (강자성체 · 상자성체 · 반자성체)
- 개념자석의 힘이 미치는 공간 (자기장과 자기력선)
- 개념초전도와 마이스너 효과
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