[과학] 일상생활에서 전자석이 사용되는 예, 전자석은 일상생활에서어떻게 사용될까?

전자석은 전기가 통할 때에만 자석의 성질을 띄는 자석입니다. 또한 자석의 세기와 극을 바꿀 수 있는데 이러한 전자석의 특징을 일상생활 속에서 다양하게 이용하고 있어요. 전자석(Electromagnet)은 이름 그대로 전기를 이용해 만드는 자석입니다. 일반적인 영구 자석과 달리, 전자석은 전기가 공급될 때만 자성을 띠고, 전류가 흐르지 않으면 자성을 잃는 특징을 가지고 있습니다. 우리가 사용하고 있는 전자제품 중에도 전자석이 사용되는 것이 많이 있어요. 전자석은 일상생활에서 어떻게 사용되는지 그 예를 지금부터 살펴보도록 하겠습니다.

 

전자석의 원리

전자석의 원리는 전류가 흐르는 도선 주변에 자기장이 형성된다는 사실에 기반하며 다음과 같은 원리가 있어요.

앙페르의 법칙 (Ampere's Law): 전류가 흐르는 도선 주위에는 동심원 형태의 자기장이 형성됩니다. 이때 자기장의 방향은 오른손 엄지손가락을 전류의 방향으로 가리켰을 때 나머지 손가락이 감싸는 방향이 됩니다.

솔레노이드: 이러한 도선을 코일 형태로 여러 번 감으면, 각 도선에서 발생하는 자기장이 중첩되어 코일 내부에 강한 자기장이 형성됩니다. 코일의 길이가 길고 촘촘하게 감을수록 자기장이 더 강해집니다.

철심: 솔레노이드 내부에 강자성체인 철심(연철 등)을 넣으면, 철심이 자화되어 자기장의 세기가 훨씬 강해집니다. 철심은 외부 자기장에 의해 자화되었다가 외부 자기장이 사라지면 쉽게 자화를 잃는 특성(연자성)이 있어 전자석에 적합합니다.

 

전자석의 원리 사용 예

무인 비행기 드론

무인 비행기(드론)의 전자석이 회전하면서 날개를 움직입니다.

드론

선풍기, 드라이기

선풍기의 전원 버튼을 누르면 모터 안의 전자석이 회전하며 선풍기 날개가 돌아갑니다. 이처럼 선풍기나 드라이기에도 전자석이 사용되어 바람을 내보냅니다.

선풍기 드라이기

 

세탁기

세탁기에 들어있는 전동기 속의 전자석을 이용해 세탁기의 통을 돌립니다. 세탁기 뿐만 아니라 에어컨, 냉장고 등 모터(전동기)를 사용하는 가전제품은 전자석을 사용하고 있습니다.

세탁기 통 내부

진공청소기

전자석은 진공청소기에 사용되어 먼지를 빨아들이는데 사용됩니다.

진공청소기

스피커

스피커 내부에 있는 전자석이 얇은 판을 떨리게 하여 소리를 냅니다. 

스피커 및 구조

 

초인종

초인종

 

초인종 초인종을 누르면 전기가 흐르면서 초인종 속에 있는 전자석이 철판과 부딪쳐 소리를 냅니다.

우리 생활에서 전자석을 사용할 때 주의할 점

우리가 가정에서 사용하는 여러 가전제품에도 전자석이 사용되지요. 강한 전자석에 사용되는 큰 전류는 많은 열을 발생시켜 전기회로를 녹여 화재 사고가 생길 수 있습니다. 그러므로 과하게 사용하지 않도록 주의해서 사용해야 합니다. 전자석은 전류가 흐르는 코일(솔레노이드)에 철심을 넣어 자기장을 발생시키고, 전류의 양과 방향을 조절하여 자기장의 세기와 극성을 제어하는 원리로 작동합니다. 전자석은 이처럼 우리 삶의 많은 부분에 깊숙이 관여하며 편리함과 효율성을 제공하는 중요한 기술입니다.