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전기는 무엇인가?

10분전bbb 2024. 10. 23. 15:33

전기는 무엇인가? What is electricity?

 

전기는 물체, 자기 작용, 압력 등 외부로부터 받아 생성되는 에너지로서 플러스(+)와 마이 너스(-) 입자(전기)가 있는데 이 작은 입자가 빛과 열, 힘을 발생시킨다 Electricity is energy generated from outside, such as objects, magnetism, and pressure, and there are plus (+) and minus (-) particles (electricity), and these small particles generate light, heat, and force

 

전기의 3가지 성질

 

가. 발열작용 : 금속에는 전류의 흐름을 억제하는 전기저항이 있고 이 저항에 전류가 흐 르면 열이 발생하게 된다. 열이 발생하는 부분의 온도를 높게 하면 빛이 발생하게 되는데 이를 이용한 기기가 전등, 다리미, 전기히터 등이 있다.

Metal has electrical resistance that suppresses the flow of current, and when current flows in this resistance, heat is generated. When the temperature of the part where heat is generated is increased, light is generated, and devices using this include electric lights, irons, and electric heaters.

 

나. 자기작용 : 도선을 감아서 만든 코일에 전류를 흘리면 그 속에 자계가 발생하고 자계 속에서 도선에 전류를 흘리면 도선은 힘을 받아 일을 하게 된다. When an electric current flows through a coil made by winding a wire, a magnetic field is generated in it, and when an electric current flows through the wire in the magnetic field, the wire receives a force to work.

 

즉, 전기 에너지를 기계에너지로 바꾸고 기계에너지를 전기에너지로 바꾸는 작용 을 한다

다. 화학작용 : 묽은 황산용액에 전류를 흐르게 하여 일어나는 화학작용을 이용하여 전기 에너지를 화학에너지로 변환하여 저장할 수 있다. Electrical energy can be converted into chemical energy and stored using a chemical reaction that occurs by allowing an electric current to flow in a dilute sulfuric acid solution.

 

전기의 기본 개념

전기의 저항과 비저항

가. 저항 저항이란 전류의 흐름을 방해하는 요소로써 송배전선이나 옥내배선에 사용된 전선의 저항은 전기에너지를 열에너지로 변환되어 손실된다. 그 때문에 되도록 저항치가 적은 전선을 써야 효율적이다. Resistance resistance is a factor that interferes with the flow of current, and the resistance of wires used in transmission lines or indoor wiring is lost by converting electrical energy into thermal energy. Therefore, it is efficient to use wires with less resistance.

 

그러나 한편으로는 전기가 통과하는 길에 저항이 없어서는 안 되는 경우도 있다. 전열기의 니크롬선이나 백열전구의 필라멘트가 그 좋은 예로서, 말하자면 전선의 저 항은 전류가 흐르는 통로의 역할을 하기도 한다.

However, on the other hand, there are cases where resistance is indispensable in the way electricity passes. The nichrome wire of the electric heater or the filament of the incandescent bulb are good examples, so to speak, the resistance of the wire also acts as a channel through which current flows.

 

전기저항은 옴의 법칙에 따라 전류를 제한하거나 전압을 내리기도 한다. 또한 중요 한 성질로서 전기 에너지를 열에너지로 바꾸기도 하는데 이때 열(주울)을 발생시킨다. Electrical resistance can limit current or reduce voltage according to Ohm's law. In addition, as an important property, electrical energy is converted into thermal energy, which generates heat (jouul).

 

전열기나 다리미와 히터가 설치되어 있는 전기기기는 모두 저항에 의한 주울 열을 이용한 것이다. 주울 열에 의하여 발열체의 온도가 높아질수록, 파장이 짧은 것이 많이 나 오게 된다. 따라서 적외선램프는 필라멘트의 온도를 낮게 억제해서 파장이 긴 빛인 적 외선을 많이 나오도록 고안한 전구이다. Therefore, the infrared lamp is a light bulb designed to reduce the temperature of the filament to emit a lot of infrared rays, which are long-wavelength light.

 

여기서 도체의 전기저항의 성질에 대해서 설명하고자 한다. 같은 재질의 도체에서도 길이와 단면적이 저항에 관계됨은 쉽게 알 수 있다. Here, the properties of the electrical resistance of the conductor will be described. It is easy to see that length and cross-sectional area are related to resistance even in conductors of the same material

 

일반적으로 도선의 전기저항은 도선의 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다. 도선 의 길이를 ℓ(m), 단면적을 A [m²]라고 하면 저항 R은 다음과 같이 설명할 수 있다

저항의 접속법 사진

 

그런데 도체의 저항은 온도에 따라 또한 변한다. 금속의 저항은 온도가 올라가면 커 진다. 그것은 금속원자의 열진동이 심해져서 자유전자의 운동을 방해하기 때문이다. 온도가 1도 상승하는 데 따른 저항의 증가비율을 저항의 온도계수라고 한다. 또 탄소, 반도체, 전해질, 방전관 등은 온도가 상승하면, 반대로 저항이 감소한다. 이 것을 부성저항이라고 한다

 

나. 저항의 접속법 실제로 전기회로는 2개 이상의 저항을 접속하여 구성하는 경우가 많다. 저항의 접속 방법에는 기본적으로 직렬접속, 병렬접속, 직·병렬접속이 있다.

 

1) 직렬접속 저항의 직렬접속에서는 전체 저항값이 직렬 접속된 저항들의 합이 되므로 전체저 항은 각 저항값의 합이 된다. 이 전체저항을 이 직렬접속의 합성저항 또는 등가저항이라 부른다. 직렬접속의 각 저항 R1 [Ω], R2 [Ω], R3 [Ω]의 합성저항 R [Ω]은 다음과 같이 된다.

 

2) 병렬접속 저항의 병렬접속에서는 전체 저항값이 직렬 접속된 상태와는 달리 다소 복잡하게 계산된다. 병렬접속은 전체 저항값이 작아진다. 병렬접속의 각 저항 R1[Ω], R2 [Ω], R3 [Ω]의 합성저항 R [Ω]은 다음과 같이 된다.

 

3) 직·병렬접속 직·병렬 접속은 직렬접속과 병렬접속을 조합한 것이다. R1 [Ω], R2 [Ω]를 병렬로 접속하고 여기에 R3 [Ω]을 직렬로 접속하면 저항 R1 [Ω], R2 [Ω], R3 [Ω]의 합성저항 R [Ω]은 다음과 같이 된다.

 

다. 임피던스 교류회로에서 R,L,C가 갖는 합성저항값 단위를 임피던스라 하고 단위는 ohm(옴)을 사용한다. 교류회로에 있어서 임피던스는 저항값과 마찬가지로 전류가 흐르기 방해하는 값이다.

 

단위는 Ω, 기호는 Z 를 사용하며 전압과 전류의 실효값을 사용하고 임피던 스 량을 표현하기 위해 벡터량으로 표현한다. 벡터량을 복소수로 표기할 때 실수 부분은 저항값이고, 허수 부분은 리액턴스 값이다. When a vector quantity is expressed as a complex number, the real part is the resistance value and the imaginary part is the reactance value.

 

라. 전압 전압이란 도체 내에 있는 두 점 사이의 전기적인 위치에너지의 차이로(전위차) 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것처럼 전하의 흐름 즉 전류는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동시킬 수 있는 물리적인 에너지 값이다. 낮은 곳보다 높은 곳에서 떨어지는 물이 더 많은 에너지를 갖고 있듯이, 전압이 클 수 록(전위차가 클수록) 더 많은 전기에너지를 갖고 있다. 그리고 높이 차이가 없으면 물이 흐르지 않듯이 전압이 0이라면 전류가 흐르지 않는다

The larger the voltage (the larger the potential difference), the more electrical energy it has. And if there is no height difference, just as water does not flow, if the voltage is zero, no current flows