변압기 전시는 코일이 일정한 자기장 크기보다 자기장의 변화에 반응함을 설명해요. 가상 코일은 100번 감았고 한 감기의 자기선속(면을 통과하는 자기장의 양) Φ는 처음 0Wb입니다. 2초 동안 일정하게 0.02Wb까지 늘리고, 다음 1초 동안 일정하게 0으로 줄이에요.
이상적 유도 전압 V는 선속 변화율에 −100을 곱한 값이에요. 처음 2초에는 −100×0.02/2=−1V, 다음 1초에는 −100×(−0.02)/1=2V입니다. 부호는 정한 코일 방향에 따른 거예요.
평균 전압이 0인 까닭은 선속이 처음 값으로 돌아왔기 때문이에요. 그러나 이 전압을 그대로 1Ω 저항에 걸고, 선속이 외부에서 유지되며 코일 자체 저항은 없는 가상 모형이라면 전력은 V²/1입니다. 에너지는 구간별 전력과 시간을 곱해 더해요.
양·음 전압 모두 저항에서는 양의 에너지 소모를 줘요. 순전압 적분 0을 에너지 0으로 바꾸면 제곱을 놓쳐요. 실제 코일을 저항에 연결할 때의 역작용이나 효율까지 계산한 결과는 아니에요. 변화량이 왕복 상쇄되는 양과 제곱으로 누적되는 양을 구별해야 해요.
참고한 수학 개념: Exploratorium · Transformer.
이 글의 생활 상황과 계산 예시는 수학 이야기에서 새로 구성했습니다.