전기의 기본 개념

입자 중 물질의 성질을 가진 가장 작은 단위는 분자(molecule)이다

원자(atom)는 이름 그래로 더 이상 쪼개지지 않은 입자다

전자

전자는 원자의 안정성에 매우 중요한 역할을 하는데 원자가 궤도를 돌 때 서로 짝ㅇ르 이루며 궤도를 돌아야 서로 균형을 이루게 되어 원자의 안정성이 확보되지만 짝을 이루지 못할 경우 원자가 불안정하다

이온(ion)과 이온화(ionization)

외부의 힘에 의해 전자가 떨어져 나가거나 결합하게 되면 전기적 중성은 깨어지고 원자의 상태는 전기적으로 양(+) 또는 음(-)의 상태를 띠게 된다

전자를 얻거나 잃는 과정이 이온화(iomizaton)이다. 

물질의 결합

공유결합:

주로 비금속 원소들끼리의 결합으로 최외각 전자들이 원자에서 전자가 모자랄 떄 이웃한 전자를 서로 공유해서 만든 결합이다.

이온결합(ionic bonding)

금속 양이온과 비금속 음이온 간의 결합 (이온간 결합)으로 양이온에서 하나 이상의 전자를 주고, 음이온은 전자를 얻게 되면서 정적기적으로 서로 결합되 화학적 결합이다.

금속결합 

금속의 양이온과 자유전자 사이의 정전기적인 인력에 의한 화학결합이다.

이러한 자유전자로 인해 금속은 높은 전기 전도성을 갖게 된다.

전기의 기초

전하(electric charge)

어떤 물질을 외부에서 힘을 가해서 전자를 떼어내거나 전자를 보태면 물질은 전기적 성질을 나타내게 된다. 이때 물질이 가지게 되는 전기적 성실의 정도, 즉 전기적 양이 전하이다.

전기력(electric force)

전기를 띤 두 물체들 사이에느 말거나 끌어당기는 힘이 작용하는데 전기력이다.

이러한 두 전하 사이에 작용하는 힘의 관계를 쿨롱의 법칙(Coulomb’s law)이라고 한다.

전류(current)

전류는 전하의 흐름이며, 단위 시간 동안에 흐른 전하의 양이다.

전자의 이동은 전자가 많은 쪽에서 적은 쪽으로 간다.

전류의 흐름은 (+)에서 (-)으로, 전자의 흐름은 (-)에서 (+)으로 이동한다

전류의 단위는 1암페어(A)로 정해져 있다. 1암페어는 1초당 1쿨롱의 전하가 흐는 것을 의미한다.

전하의 운반체

금속 내 자유전자의 흐름에 의해 도체를 따라 흐르는 전류가 전도전류(conductive current)이다

이온의 이동에 따르는 전류가 이온전류(ionic current)이다

도체: 자유전자 예) 금속, 액체

반도체: 도체와 부도체의 중간 

절연체: 전자가 움직일 수 없는 물질

초전도체: 온도에 따라 전도도가 변하는 물질 (절대온도 0도)

전압(voltage)

전압은 도체 내에 있는 두 지점 사이의 전기적인 위치 에너지(전위)의 차이이다.

물질의 전기적

정전용량

콘덴서(condenser)는 전하를 축적하기 위한 회로소지이다

인덕턴스(induductance)

코일(coil)은 인덕터(inductor)라고도 하고 그 주위나 내부를 통과하는 지속(magnetic flux)의 변화를 방해하는 작용이 있으며, 이러한 방해의 크기를 나타내는 값이 인덕턴스이다.

코일의 성질 

코일에 전류가 흐르면 코일 주위에 자기장(magnetic field)dl 생긴다

전자기 유도(electromagnetic induction)

도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 떄 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 전가기유도 현상이 라고 한다

패러데이의 유도법칙(law of induction)

코일을 관통하는 자력선이 변화하는 속도와 코일을 감은 횟수 등에 비례한다.

촘촘히 감은 횟수, 코일이 길이가 길수록, 코일의 직경이 클수록, 코일 안에 철심이 있을 때

전기장 + 자기장 > 전장기장(전자파) 유도전류 = 감응전류(faradic cur-rent)

렌츠의 법칙(Lentz’s law)

유도기전력은 항상 원래 자속의 변화와 반대 방향의 자기장을 형성하는 전류 발생하는데, 이 법칙을 렌츠의 법칙이라 한다. (전자기 유도의 방향 관련된 법칙) 

전기저항(resistan)

도체내에서 전류의 흐름을 방해하는 성질이다.

전기저항은 도체의 길이(L) 비례하고, 단면적(S)에 반비례

저항의 크기는 옴 (ohm, Ω) 표현한다. 이때 1 Ω은 전선에 1 V의 전압이 가해졌을 때 전기저항이다. (V = IR) 임피던스(impedance) > 저항

전류의 효과 

열효과 (thermal effect)

전기저항이 전류의 흐름을 방해하고 그로 인해 금속에는 저항에 의한 열이 발생한다.  줄의 법칙에 따르면, 도체에 전류가 흐를 때 발생하는 열량은 전류의 제곱에 비례하고 저항에 비례한다. 통전시간에 비례해 열에너지 양이 증가한다

전자기 효과(electromagnetic effect)

도체에 전류가 흐르면 도체 주의에 전자기장(electro-magnetic field)이 형성된다.

앙페르(Ampere)의 오른나사 법칙

화학적 효과(chemical effect)

일차반응 

전해질 용액의 젼류가 흐르면 이온의 재분포 현상을 일차반응이다

이차반응

음이온과 양이온이 가각 양극과 음극으로 이동하게 되어 새로운 물질이 생성된다

음극: 알칼이 양극: 산성