모터의 원리

자동차 일을 하기위해서는  모터의 원리는 알고 있어야 된다고 들었습니다. 그래서  많은 유튜브를 찾아보았고, 그 중 K J 님의 "전기모터"라는 제목의 내용이 가장 이해하기 쉬웠던 것 같습니다. 
그 내용을 글로 정리하며 다시 한번 이해해보고자 합니다. 
 

회로 - 건전지, 전구, 전선 

먼저 회로라는 것을 이해 할 필요가 있습니다.

전기회로

 
건전지와 전선, 전구를 연결하면 전기가 회로를 따라 흐르면서 전구의 불이 켜지게 됩니다. 
전선이 끊어지면 전기의 흐름이 멈추고, 전구의 불도 꺼지게 됩니다. 
여기서 전기가 전선을 따라 흐르는 것을 전류라고 합니다. 
 

이번에는 배터리의 방향을 바꿔봅니다. 

 
배터리 방향이 바꾸면 전류의 방향은 바뀝니다.하지만  전류는 계속 흐르기 때문에 전구의 불이 꺼지지는 않습니다. 
여기까지가 회로의 기본적인 내용!
 

자석

자석은 N과 S극을 가지고 있습니다. 같은 극은 밀어내고, 다른 극은 당기는 성질을 가지고 있습니다.

자석 가운데 막대를 넣어봅니다.

자석의성질

위의 글과 같이 같은 극끼리는 밀어내고 다른 극은 당기기 때문에  계속해서 옆의 자석을 바꾸면 막대에 꽂힌 자석은 계속 회전하게 됩니다. 
 

전자석 

평범한 볼트가 있습니다. (이 볼트의 자성의 방향은 일정하지 않는 것이 특징)
여기에 전선을 감고 전류가 흐르면 일정한 배열이 생기게 되면서 자석이랑 성질이 같아지게 됩니다. 이것을 전자석이라고 합니다. (전기가 흐를 때 자석이 되는 것)
 
 전자석의 특징 : 켜거나 끌 수 있다.(전구처럼) / 영구자석은 가능하지 않다.
 
배터리의 방향을 바꾸면 전류의 흐름이 바뀌게 되고 전자석의 극의 방향도 바뀌게 됩니다. 
 
※여기서 전자석의 극의 방향을 바꾸는 방법 2가지를 알아야합니다. 
 
①배터리의 방향을 바꾼다.
 

 
②전선을 바꿔준다. 

 

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전자석에 전선을 연결하면 자성을 띄게 되고 옆의 자석과 일렬이 됩니다. 같은 극끼리는 멀어지고 다른 극끼리는 당기는 성질로 인하여 전자석이 돌아가게 됩니다.

다시 전선의 방향을 바꾸면 또 돌아간다. 또 전선의 방향을 바꾸면 또 돌아간다. 또또또 전선의 방향을 바꾸게 되면 계속 계속 전자석은 돌아갑니다. 

더 빨리 돌기 위해서는 양쪽에다가 자석을 하나 더 가져다 대면 양쪽 자석의 힘을 받아 가운데 자석이 더 빠르게 회전하게 됩니다. 
이것이 전기모터의 기본 개념이라고 합니다. 
 

하지만 현실적으로 전선을 계속 바꾸는 것은 불가능합니다. 

이번에는 자석의 모양을 휘어진 원형으로 바꾸고 볼트대신 새로운 모양의 전선으로 바꿔줍니다. (전기자의 등장) *전기자에 전선을 연결하면 전자석이 됨

자성을 띄게 된 전기자는 회전하여 다른극과 일렬이 됩니다. 역시 전선을 계속 바꾸면 회전하게 되지만 전선을 계속 바꾸는 것은 너무 힘든 것입니다. 

이때 필요한 녀석이 정류자입니다. 정류자에는 홈이 파져 있습니다. 정류자는 전기자를 계속 회전하게 해줍니다. 

 

다음 정류자 옆에 브러시를 연결해줍니다. (브러시는 정류자가 스스로 돌게 해준다고 합니다.) 

 

전선을 연결하면 전류가 브러시▶정류자 ▶전기자 ▶정류자 ▶브러시 (한바퀴를 돌아 반대편으로 나갑니다.)이렇게 하면 전기자가 돌 수 있습니다. 

 

정류자가 돌다가 홈이 파져있는 부분을 지나면 전류가 끊기게 됩니다. (동시에 반대편도 끊기게 됩니다.)

정류자가 회전하여 홈이 파져있는 부분을 지나면 전류의 방향이 바뀝니다.

이렇게 전자석의 극 방향을 바뀌게 할 수 있고 이런 원리로 전기자가 계속해서 돌게 됩니다. 
정류자가 계속 회전하면 전선의 방향을 바꿀 필요없이 배터리가 닳기 전까지 스스로 돌게 됩니다. 
 
 

정류자가 하나면 불안정하다! 모터가 멈출 가능성 ↑

그래서 모터에는 수많은 코일과 정류자로 이루어져 있습니다. 그렇게 모터가 빠르게 회전하게 되는 것입니다. 
 
실제 모터입니다.

감사합니다. 
 
글보다는 동영상이 훨씬 이해하기 쉬울 것 같아 본 영상링크도 달아드립니다.
전기모터 (youtube.com)

 
열공합시다!