☞ 도선에 전류를 흘리면 도선 주위에는 어떻게 해서 자기가 발생할까?
도선에 전류가 흐른다는 것은 즉, 도선의 자유전자가 이동하는 사실은 이미 배워 알고 있는 것이다.
그러나 자유전자의 이동은 그냥 이동하는 것이 아니고 전자 자신이 고속으로 자전(spin)운동을 하면서 원자의 최 외곽 궤도의 빈자리를 채워가며 이동하는 것으로 이때 입자(전자, 양자)의 속도변화에 의해 자기력(MAGNETIC FORCE)이 발생하는 것이다.
물질에도 자기를 띠는 자성체가 있어 과학자는 분자자석설이라는 대단히 중요한 이론을 발표하게 되었는데 ‘자석이 되는 물질의 분자는 대단히 작은 미소자석이다’라고 생각하게 되었다.
여기서 말하는 분자는 물리에서 배운 분자와 다른 의미를 갖고 있는 것으로 자기의 최소단위를 나타내는 것이며 전문용어로는 자구라고도 표현한다.
●자석을 이용한 센서
① 레벨 감지 센서
브레이크 오일량, 엔진오일량, 냉각수량, 워셔액량 등 양이 규정 이하의 레벨을 감지할 때 계기판에 설치된 인디케이터 램프를 점등하는 것은 대부분 레벨 센서에 의해 감지되는 것으로 <그림 1>은 브레이크 오일 레벨을 감지하는 레벨 센서(레벨 스위치)이다.
<그림 1>의 구조는 플라스틱 수지관에 리드 스위치를 내장하고 이 플라스틱 수지관 외측에는 상하로 움직이는 뜨개(FLOAT)를 설치하고 뜨개 중앙 부위에는 링식의 영구자석을 삽입한 구조로 되어 있다.
따라서 뜨개가 움직이면 링식의 자석도 같이 움직여 이 자석에 의해 플라스틱 수지에 내장된 리드 스위치가 ON 또는 OFF하는 구조로 되어 있다.
② 차속 센서
자동차의 스피드 신호를 전기신호로 출력하는 것이 차속 센서로 리드 스위치 방식과 홀 효과방식이 있다.
<그림 2>는 리드 스위치 방식으로 리드 스위치에 회전자석(N. S. N. S 4극으로 된 회전자석)을 두어 스피드 케이블 1회전 당 리드 스위치의 ON/OFF는 4회 반복을 하는 구조로 되어 있다.
③ 서모 페라이트 스위치(수온 스위치)
지난 호에서도 설명했지만 상온에서는 자석에 의해 잘 흡인하는 강자성체이지만 어느 온도 이상 상승하면 어느 순간 자석에 흡인되지 않는 현상을 자기변태 현상이라고 했다.
이것을 이용한 센서가 엔진의 냉각수 온도 를 감지해 라디에이터 팬을 구동하게 하는 중요한 센서다.
그 구조는 <그림 3>과 같이 서모 페라이트 스위치의 중앙에 리드 스위치를 놓고 그 주위에 링식의 영구자석과 페라이트를 넣은 것이다.저온 때에는 영구자석의 자력선이 공기 중보다 수 천 배 잘 통과하는 페라이트로 통과하기 때문에 페라이트는 쉽게 자석이 되지만 고온 때(약 90℃)에는 페라이트는 자기변태 현상으로 영구자석의 자력선은 공기 중을 통과하게 되어 리드 스위치의 접점은 떨어지게 되는 것이다.
●코일의 기자력 이용
원통 형상에 코일을 감고 전류를 흘리면 코일 내측에는 암페어의 오른손 법칙에 의해 자계의 방향은 한쪽으로 일치되기 때문에 코일 외측보다 코일 내측에 강한 자계를 발생시킨다.
즉 코일 내측에는 자속 밀도가 높은 것이다.
☞ 코일에 왜 철심을 넣는 것일까?
코일 중에 철심을 넣고 전류를 흘리면 철심은 강하게 자화되어 전자석이 되는데 이것은 철심이 비투자율(μ)이 공기보다 100∼20,000배 크기 때문이다.
① 릴레이의 구조
<그림 4>는 일반적인 릴레이의 구조로 릴레이 코일에 전류를 흘리면 철심이 자화되어 철편을 흡인한다.
철편 끝부분에는 접점이 붙어 있어 전류를 차단하면 스프링의 힘에 의해 접점은 상폐 접점(BREAK)이 되고, 전류를 흘리면 철편을 흡인해 접점은 상개 접점(MAKE)이 된다.
② 릴레이의 종류
자동차 전장회로에는 릴레이를 다수 사용하지만 자동차용 릴레이를 사용하는 근본 목적은 코일에 적은 전류를 흘려 접점
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