제3권 Chapter 2 — 자기와 전자기 유도

2. 전자기 유도

2-2. 발전기와 변압기의 원리

들어가며: 콘센트 뒤에 숨겨진 물리학

벽의 콘센트에 충전기를 꽂으면 스마트폰이 충전된다. 너무나 당연한 일이지만, 잠깐 생각해보자 — 그 전기는 어디서, 어떻게 만들어져서 내 방까지 온 것일까?

답을 거슬러 올라가면 이런 여정이 펼쳐진다:

1. 수백 킬로미터 떨어진 발전소에서 거대한 코일이 돌아가며 전기를 만들고,
2. 수십만 볼트까지 전압을 높여서 송전선으로 보내고,
3. 우리 동네에 도착하면 전압을 낮춰서 220V로 만든 뒤,
4. 비로소 콘센트를 통해 우리 집에 도달한다.

놀라운 것은, 이 네 단계 전부가 이전 절에서 배운 단 하나의 원리 — 패러데이의 전자기 유도 법칙 — 으로 설명된다는 것이다. 전기를 만드는 발전기도, 전압을 바꾸는 변압기도, 모두 "변하는 자기 선속이 기전력을 유도한다"는 같은 원리의 서로 다른 응용일 뿐이다.

이번 절에서는 패러데이의 법칙이 실제 세계에서 어떻게 작동하는지를 따라가본다. 이 절을 다 읽고 나면, 콘센트에서 전기가 나오는 과정 전체를 물리학적으로 이해하게 될 것이다.

발전기 — 운동을 전기로 바꾸는 장치