플레밍의 왼손 법칙 / 오른손 법칙

전기와 자기가 서로 작용하는 방식을 시각적으로 보여준다

서로 밀접하게 상호 작용을 하는 전기와 자기를 이용해서 우리는 회전하는 힘을 이용해서 전기 에너지를 만들고 그렇게 만들어진 전기 에너지로 모터를 돌린다. 마치 롤러코스터를 달리는 열차가 높이와 속도에 따라서 운동에너지와 위치에너지를 전환하듯이 운동에너지와 전기에너지가 서로 주고받는 것이다. 그리고 그 과정에서 자기장과 전류의 흐름의 방향은 일정한 방향성을 가지고 있다.

롤러코스터에서는 위치 에너지와 운동 에너지가 높이와 속도로 전환된다.

플레밍의 법칙은 이러한 전기와 자기의 관계를 시각적 기억하는 대표적인 방법이다. 19세기말 플레밍은 전기 모터의 운동 방향을 왼손으로, 그리고 반대인 발전기에서 생산되는 전류의 방향을 왼손으로 표현할 수 있는 간단한 방법을 제안하였다. 덕분에 고등학교 과학 시험이면 오른손과 왼손을 돌려 가며 방향을 추정해 본 기억들이 다들 있을 것이다.

플레밍의 왼손 법칙과 직류 모터

전류가 도선을 통해 흐르고 외부 자기장이 흐름을 가로질러 적용될 때 도선은 해당 자기장과 전류 흐름 방향 모두에 수직인 힘을 받는다. 모터가 돌아가는 힘이 생성되는 방향은 왼손의 엄지, 집게, 중지에 서로 직교하는 3개의 축으로 표현이 가능하다. 왼손의 집게를 자기장의 방향으로 하고 중지를 전류의 방향으로 두면 힘은 엄지 방향을 향하게 된다. 그래서 전류의 방향이 일정한 직류 모터가 지속적으로 회전하려면 정류자를 이용해서 전류의 흐름을 반대로 하는 작업을 거친다.

플레밍의 오른손 법칙과 직류 발전

반대로 플레밍의 오른손 법칙은 회로와 연결된 도체가 자기장에서 움직일 때 발생하는 유도 전류의 방향을 보여준다. 마찬가지로 오른손의 검지로 자기장의 방향을 정하고 엄지에 운동 방향을 정하면 발생하는 전류는 중지 방향으로 발생한다. 전류가 흐르면 움직이는 반대 방향으로 전자기력이 발생한다. 발전이 유지되려면 이런 저항을 이겨 내는 힘이 필요하다.