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전동기 (모터)
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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