안녕하세요.
전자공학의 기본 개념 중 하나인 전류와 전압에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
■ 전류 [Electric Current]
1. 전류의 개념
전류는 '전하의 흐름'입니다.
여기서 말하는 전하는 무엇인지, 그리고 어떠한 이유로 전하가 흐르게 되는지 알아보겠습니다.
전하(electric charge)란, + 전하인 양성자 또는 - 전자인 전자를 의미하는데요.
양성자는 중성자와 강하게 결합하여 원자핵을 구성하고 있습니다. 반면에 전자는 전기적 평형 상태를 유지하려는 힘이 작용하기 때문에 원자핵 주위를 돌고 있습니다.
이 중, 특히 가장 바깥쪽 궤도에 있는 전자를 자유전자라고 합니다. 이 자유전자는 원자핵의 구속으로부터 쉽게 이탈할 수 있는데, 이탈하며 다른 원자로 이동하는 것을 전류라고 생각하시면 됩니다.
Tip!
앞의 내용을 통해 전류는 전자가 흐르는 거라는 걸 알 수 있었는데요.
그런데 우리는 전류의 방향과 전자의 방향이 다르다는 것을 알고 있습니다.
이것은 왜 그럴까요?? 이유는 생각보다 단순해요!
전류를 발견하기 이전에 전자의 존재를 몰랐기 때문에 전류의 방향을 (+)에서 (-)로 약속했다고 합니다.
따라서, 우리는 전자의 방향은 (-)에서 (+)이지만, 전류는 (+)에서 (-)라는 것이라는 것만 알고 있으면 됩니다^^
2. 전류의 수식적 정의
전류는 단위 시간당 흐른 전하의 양으로 수식적으로 다음과 같이 정의됩니다.
- I : 전류 (단위 : A, 암페어)
- Q : 전하의 양 (단위 : C, 쿨롱)
- t : 전류가 흐른 시간 (단위 : s)
여기서, 전하량을 측정하는 단위인 C (쿨롱)은 어느 정도의 전하량을 표현하는 걸까요?
바로 6.25 × 1018개의 전자를 의미합니다. 어마어마한 개수죠..
즉, 어떠한 도체에 1 A가 흐른다는 것은 1초 동안 6.25 × 1018개의 전자가 흐른다는 것을 뜻해요!!
Tip!
전류는 영어로 current 또는 electric current인데, 왜 I라고 표현할까요??
여기서 I는 전류의 크기를 뜻하는 Intensity of current의 약자입니다^^
■ 전압 [Voltage]
1. 전압의 개념
앞의 내용에서 전류는 전기적 평형 상태의 원자에서 자유전자가 이탈하면서 일어나는 현상이라는 것을 알 수 있었습니다.
그러면 전기적 평형 상태를 깨뜨리면서 전류를 흐르게 하는 힘은 과연 무엇일까요?!
그것은 바로 전위차(=전압)입니다.
전위(electric potential)란, 전기적 위치 에너지를 뜻하는데요. 전기적 위치 에너지 차이가 존재한다면 전류가 흐른다고 할 수 있습니다.
즉, 전류를 흐르게 하는 힘인 전압은 이름 그대로 전위차에 의한 전기적 압력입니다.
예를 들어서 우리는 중력에 의해 물이 위에서 아래로 흐르는 것을 경험으로 알고 있습니다.
이는 중력에 의한 위치 에너지 차이 때문인데요. 전류도 물과 비슷하다고 생각하시면 됩니다^^
2. 전압의 수식적 정의
전압은 전하의 이동을 만들어내는 전기적 힘의 크기로 수식적으로 다음과 같이 정의됩니다.
- V : 전압 (단위 : V, 볼트)
- W : 전기 에너지의 양 (단위 : J, 줄)
- Q : 전하의 양 (단위 : C)
전압은 전기 회로에서 전하를 움직이는 데 필요한 전기적인 힘을 나타내는 크기입니다.
즉, 1 V의 전압이 걸려있는 부하에서 1 C의 전하를 이동시키는 데 필요한 에너지의 양은 1 J이라는 것을 뜻해요!
전류, 전압은 전기·전자에서 가장 기본이 되는 개념인데 조금이나마 도움이 되었길 바라면서 글 마칠게요^^
다음에는 더 좋은 글로 찾아뵙겠습니다!
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