Faraday’s Law에 의한 전기응집공정의 분석

김혜숙(Kim Hye Sook),윤영임(Yun Young Im),조은정(Cho Eun Jeong),최윤희(Choi Yun Hee),오미영(Oh Mi Young),김영관(Kim Yeong Kwan) 강원대학교 산업기술연구소 2001 産業技術硏究 Vol.21 No.1

This research was carried out to find out the possibility of using Faraday’s law in analyzing the electrocoagulation system. Bench-scale reactor equipped with aluminum electrode plates was operated using synthetic wastewater which received sodium chloride for conductivity adjustment. Phosphate was added to the wastewater to induce the precipitation with Al. The amount of aluminum dissolved from the electrodes could be predicted by Faraday’s law with a difference less than 5%. This difference was greater at a higher electric current, probably due to the increased solution temperature. However, effect of pH on the dissolution of the aluminum was negligible. The result of this study suggested that the operating condition of electrocoagulation system could be developed using the Faraday’s law when the pollutant concentration is given.

Faraday's Law에 의한 전기응집공정의 분석

김혜숙,윤영임,조은정,최윤희,오미영,김영관 江原大學校 産業技術硏究所 2001 産業技術硏究 Vol.21 No.A

This research was carried out to find out the possibility of using Faraday's law in analyzing the electrocoagulation system. Bench-scale reactor equipped with aluminum electrode plates was operated using synthetic wastewater which received sodium chloride for conductivity adjustment. Phosphate was added to the wastewater to induce the precipitation with Al. The amount of aluminum dissolved from the electrodes could be predicted by Faraday's law with a difference less than 5%. This difference was greater at a higher electric current, probably due to the increased solution temperature. However, effect of pH on the dissolution of the aluminum was negligible. The result of this study suggested that the operating condition of electrocoagulation system could be developed using the Faraday's law when the pollutant concentration is given.

Faraday 유도법칙의 수학적 유도

정진모 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.1

We derive, with a pedagogical goal, Faraday's induction law by use of Jefimenko's equations, which are the generalized Coulomb and Biot-Savart equations. We also show explicitly which parts of the general time-varying electric field do not contribute to the electromotive force. 일반화된 Coulomb법칙과 Biot-Savart 법칙인 Jefimenko 방정식을 통하여 실험적 통찰에 의해 얻어진 Faraday 유도법칙을 교육적 목적을 위하여 이론적으로 유도한다. 또 이 유도를 통하여 기전력에 기여하는 시변 전기장의 부분과 기여하지 않는 시변 전기장의 부분을 명백히 구분됨을 보인다.

Faraday효과를 이용한 광CT 기술 개발 연구

전재일,안미경,박원주,이광식,김정배,김민수,Jeon, Jea-Il,Ahn, Mi-Kyoung,Park, Won-Zoo,Lee, Kwang-Sik,Kim, Jung-Bae,Kim, Min-Soo 한국조명전기설비학회 2004 조명·전기설비학회논문지 Vol.18 No.3

본 논문에서는 초고압 전력설비에서의 대전류 측정을 위한 광CT(optical current transformer)개발을 목적으로한 기초 연구를 하였다. 자기장에 의해서 광신호의 편광특성이 변화되는 Faraday 효과를 기본 이론으로 하며, 1310[nm] Laser Diode를 광원으로 사용하고 5[m], 10pm], 20[m]의 길이가 서로 다른 광섬유로 센싱부를 구성하였다. 전류의 측정은 400[A]에서 1300[A]까지의 범위에서 측정하였으며 센싱부를 구성한 광섬유의 길이에 따른 출력 특성을 파악하기 위한 실험을 하였다. 동일한 실험환경에서 각각의 출력의 크기 및 선형성은 인가 전류 및 광섬유의 길이에 비례하여 증가하였으며, 5[m]광섬유를 센싱부로 사용한 것은 최대 -11.1%의 오차율을, 10[m], 20[m]의 경우 각각 최대 -3.5%, 1.7%의 오차율을 나타냈다. In this paper, we took the basic experiment in order to explore the optical CT(optical current transformer) for measuring high current in a superhigh voltage condition. It is based on the faraday effect that changes the polarization characteristic of optical signals by the magnetic field. We used 1310[nm] laser diode for a light source and comprised a sensing part with the optional fiber of 5[m], 10[m], 20[m] length each. The range of current was from 400[A] to 1300[A]. We observed the characteristic of output that changes according to the length of the optical fiber composing the sensing part. The optical fiber of 5[m] length used for the sensing part had -11.1% of the maximum ratio of error and 10[m] and 20[m] length had -3.5% and 1.7% each. This means that the power and linearity of output increase in proportion to the length of optical fiber and applied current in the same experimental condition.

Faraday효과를 이용한 광CT의 온도특성에 관한 연구

전재일,허순영,박원주,이광식,김정배,김민수,Jeon, Jeo-Il,Heo, Soon-Young,Park, Won-Zoo,Lee, Kwang-Sik,Kim, Jung-Bae,Kim, Min-Soo 한국조명전기설비학회 2005 조명·전기설비학회논문지 Vol.19 No.1

본 논문에서는 패러데이 효과(Faraday effect)를 이용한 초고압 전력설비에서의 대전류 측정을 위한 광CT의 온도 특성에 대한 기초연구를 기술하였다. 1310[nm] 레이저 다이오드를 광원으로 사용하고 PIN-Photodiode를 수신부로 사용하고 광의 전송로는 Fiber내에서 편광상태를 유지 할 수 있는 30[m]의 단일 모드 광섬유를 사용하였다. 온도 변환에 따른 실험을 하기 위한 온도변환장치는 알루미늄으로 제작하였다. 전류의 측정은 400[A]에서 1300[A]까지의 범위에서 측정하였으며 온도는 $-40[^{\circ}C]$에서 $50[^{\circ}C]$까지 $10[^{\circ}C]$씩 증가시키면서 측정하였다. 동일한 실험 환경하에서 출력신호는 인가전류가 증가할수록, 주변온도가 높을수록 비례하여 증가하였다. In this paper, we wrote about the basic experimentation of Optical CT's temperature characteristic to measure high-current in a super-high-voltage electric power equipment which is using Faraday effect. We used the 1310[nm] Laser Diode as the light source and PIN Photodiode as receiver. For the transmission line of light, we used 30[m] single mode fiber which could maintain the state of polarization in the optical fiber. For the experiment, the temperature transformation device make by aluminium. the The range of current was from 400[A] and 1300[A] and the range of temperature was from $-40[^{\circ}C]\;to\;50[^{\circ}C]$. In a same experimental condition, magnitude increased input current increase follow by increasing proportion of input current.

패러데이의 과학 개념 발견 과정을 통한 중학생의 전기와 자기 수업 모형의 개발과 적용

정성오,정진규,김영민 한국물리학회 2015 새물리 Vol.65 No.8

The purpose of this study is to develop and implement a science teaching model by applying the Faraday’s scientific concept discovery process about magnetic and electrostatic forces. The science teaching model, which is developed and named as teaching model based-on Faraday’s concept discovery process (TMFC), consists of observation of an object or a phenomenon, explanation of the observation, formulation of questions about related phenomena, and exploration of the answers to these question. The students were 120 male and 131 female 9th graders in Busan City, Korea. Both male and female students were divided into two groups: the experimental and the control groups. For the experimental group, the teaching material based on Faraday’s concept discovery process was used, and for the control group, teaching material based on the science textbook was implemented. According to the pre- and the post-test results, the improvement after instruction was larger in the experimental group. In addition, among the three experimental sub-groups divided according to pre-test achievement, the largest improvement was observed for the sub-group with low achievement. We conclude that the TMFC can be an effective model for teaching electricity and magnetism in secondary-school science. 본 연구의 목적은 패러데이가 보여준 사고의 과정에 기초하여 전기와 자기 개념을 학습할 수 있는 과학 수업 모형을 개발하고, 이를 바탕으로 개발한 학습 자료를 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 검증하는 데 있다. 패러데이의 과학 개념 발견 과정을 분석한 결과로부터 개발된 과학 수업 모형 (TMFC)은 ‘사물이나 상황에 대한 관찰 - 관찰한 현상에 대한 설명 - 유사 또는 관련 상황에 대한 인과적 질문과 탐색’이다. B광역시에서 남자 중학교 3학년생 120명, 여자 중학교 3학년생 131명을 표집하여 이들을 각각 두 집단으로 나누어 한 집단은 실험집단으로 다른 한 집단은 비교집단으로 편성하였다. 실험집단은 TMFC 수업 모형을 적용하였고, 비교집단은 과학 교과서 전개를 이용한 전통적 수업을 진행하였다. 수업의 효과성을 검증하기 위해 사전 검사와 사후 검사를 수행하였고 그 결과를 분석하였다. 그 결과 실험집단과 비교집단 모두가 성취 수준이 향상되었지만 실험집단의 향상정도가 비교집단의 향상 정도에 비해 더 컸으며 그 차는 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다. 특히 사전 검사에서 낮은 성취도를 보인 집단에서 좀 더 큰 효과가 나타났다. 따라서 수식을 쓰지 않은 TMFC 수업 모형은 중학생들의 전기와 자기 개념 학습에 의미 있게 그리고 효과적으로 적용될 수 있다.

자석이 만드는 비균일 자기장에 대한 패러데이 법칙 연구

권문호,구명규,시제연,최호명 한국물리학회 2017 새물리 Vol.67 No.6

According to Faraday's law, the induced electromotive force (EMF) for a uniform magnetic field is linearly proportional to the number of turns in a coil. However, the induced emf for a non-uniform magnetic field produced by a permanent magnet is different from that for a uniform magnetic field. In this study, we treated the permanent magnet as a magnetic dipole moment and obtained the general solution for the emf induced in a coil due to the permanent magnet. Our theoretical predictions are in good agreement with the experimental results to within 5%. We also found that the induced emf due to the permanent magnet depended on the distance between neighboring loops as well as the number of turns in the coil. 균일한 자기장에 의한 코일에서의 유도 기전력은 패러데이 법칙에 의해 코일의 감은 수에 선형 비례한다. 하지만 실제 영구 자석이 만드는 자기장은 비균일하므로 자석이 만드는 자기장에 대한 유도 기전력은 균일한 자기장의 경우와 다르게 나타난다. 본 연구에서는 영구 자석을 자기 쌍극자로 근사하여 자석이 만드는 자기장에서 운동하는 코일에 유도되는 유도 기전력의 일반해를 구하여 실험을 통해 확인해 보았다. 실험 결과 실험값이 5% 오차범위 내에서 이론값과 잘 들어맞음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 비균일 자기장을 형성하는 실제 자석에 의한 코일에서의 유도 기전력은 코일의 각 고리 사이의 간격과 감은 수에 많은 영향을 받음을 확인할 수 있었다.

Faraday효과를 이용한 클램프형 광-전류 변류기의 특성 및 분석

김수길,이용욱,이병호,송민호,임용훈 한국광학회 2003 한국광학회지 Vol.14 No.4

FD10 유리를 이용한 클램프형 광전류 센서를 제작하였다. 대칭형 구조로 이루어진 2조각의 FD10유리를 이용하여 제작하였으며, 센서헤드 내부에서 반사시에 위상차가 발생하는 것을 방지하기 위해 정확히 임계각으로 광이 진행하도록 구조를 설계하였다. 제작한 광-전류 변류기 헤드를 이용하여, 0-1,000 AT 까지의 전류를 측정하고, 빛의 입사각에 따른 광의 손실, 입사광의 편광회전에 따른 광출력변화, 온도에 따른 출력의 변화 및 장시간 전류 측정 등에 대한 실험결과를 제시하고 이에 대한 분석을 통해 제작된 광전류 변류기 헤드의 전류계로서의 가능성을 입증하였다. We manufactured a clamp-type optical current transformer (COCT) head using FD10 glass. It was manufactured of two parts of FD10 glass with symmetrical structure and was designed so that light propagates along the critical angle in order to avoid a phase difference with the light within the sensor head at reflection. Also, we measured and analyzed the current of conductor from 0 to 1,000 AT, change of optical power with incidence angle of light, temperature and polarization of light, long-term current measurement using COCT head, and demonstrated the feasibility of manufactured COCT through those experiments.

전자기 유도 법칙의 정량적 분석을 위한 실험 장치 제작 및 활용 방안 연구

권문호,최호명 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.2

In this study, an experiment was designed and examined to quantitatively analyze Faraday's law of electromagnetic induction. In this experiment, we analyzed the current induced by changing the speed of the magnetic flux, the strength of the magnetic field, and the number of turns in the coil, and we confirmed Faraday's law of induction that the induced current is directly proportional to the speed of the magnetic flux and to the strength of magnetic field. However, the induced current remained almost the same as the number of turns of the coil were changed, even though the induced electromotive force is directly proportional to the number of turns in the coil. 본 연구에서는 전자기 유도 법칙의 정량적 분석을 위한 실험 장치를 고안하고 분석하였다. 이 실험에서는 자속의 변화속도, 자속의 세기, 그리고 코일의 감은 수 등 세 가지 변인을 변화시키면서 유도 전류와의 관계를 알아보았다. 유도 전류는 자속의 변화속도와 자속의 세기에 정비례함을 확인할 수 있었다. 그러나 유도 기전력은 코일의 감은 수에 정비례하여 변화하는 반면 유도 전류는 코일의 감은 수에 상관없이 거의 변하지 않음을 확인할 수 있었다.

Faraday's Induction Experiment in Nano-Transformers

Hyung Kwon Kim,Jong Seung Hwang,Sung Woo Hwang,Doyeol Ahn IEEE 2008 IEEE TRANSACTIONS ON NANOTECHNOLOGY Vol.7 No.2

<P>Faraday's induction experiment in a nanometer scale was performed. Various nano-transformers with the smallest coupling area of approximately 1 mum<SUP>2</SUP> were fabricated, and the induced open circuit voltages were measured. The output responses showed linear dependences on both the magnitude and the frequency of the input current. This suggested that the nano-transformer behaved as a linear transformer. The extracted mutual inductance value was approximately 30 nH and it was several orders larger than the one expected from 1 mum<SUP>2</SUP> coupling area.</P>