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1. 인덕턴스의 특성
1.1. 직류 및 교류 회로에서 인덕턴스의 영향
직류 및 교류 회로에서 인덕턴스의 영향은 다음과 같다.
저항성 부하는 교류 회로와 직류 회로에 관계없이 전류-전압 관계가 성립한다. 하지만 리액턴스 성분인 인덕터와 캐패시터도 교류 회로에서 전류의 흐름을 방해한다. 교류 회로에서 인덕턴스는 자기장의 주기적인 형성과 붕괴 현상으로 인해 코일 내부에 역기전력을 유도한다. 이에 따라 회로에 공급되는 전압이 직류일 때보다 작게 나타난다.
구체적으로, 정현파 전압 V가 인가되면 코일에 정현파 전류가 흐르며 코일 주변에 자기장이 형성된다. 자기장의 주기적인 생성 및 붕괴는 코일의 감긴 방향과 수직으로 자속을 형성하여 코일 내부에 전압 V'를 유도한다. 렌츠의 법칙에 의해 이 전압 V'은 인가된 전압 V와 반대 방향의 역기전력이 된다. 결과적으로 회로에 공급되는 전압은 |V|-|V'|로, 직류일 때보다 작은 값이 된다.
이처럼 인덕터는 교류 회로에서 자기장의 변화로 인한 역기전력 발생으로 전류의 흐름을 방해한다. 반면 직류 회로에서는 인덕턴스가 영향을 미치지 않아 전류-전압 관계가 저항성 부하와 동일하게 성립한다.
1.2. 유도성 리액턴스의 계산
유도성 리액턴스의 계산은 전자회로에서 매우 중요한 개념이다. 인덕터에 흐르는 전류와 인덕터에 걸리는 전압 사이의 관계를 나타내는 유도성 리액턴스는 인덕턴스와 주파수에 비례한다.
인덕터의 유도성 리액턴스 XL은 다음 식으로 계산할 수 있다:
XL = 2πfL
여기서 f는 인가 전압의 주파수이고, L은 인덕터의 인덕턴스 값이다. 이 식에 따르면 주파수가 증가하면 유도성 리액턴스도 선형적으로 증가하게 된다. 반면 직류 전압(f=0)이 인가되면 XL은 0이 된다. 이는 직류에서는 인덕터가 단순 단락이 되어 전류의 흐름을 방해하지 않는다는 것을 의미한다.
실험적으로도 이와 같은 관계를 확인할 수 있다. 표 35-3에서 볼 수 있듯이 주파수가 증가함에 따라 인덕터에 걸리는 전압 VL이 증가하고, 이로부터 계산된 유도성 리액턴스 XL도 선형적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어 100Hz에서 XL은 약 54Ω인 반면, 1kHz에서는 약 166Ω으로 3배 이상 증가하였다. 이는 XL=2πfL 식과 잘 일치하는 결과이다.
따라서 유도성 리액턴스...
