전류와 전압 : 회로이론 제1강

【제1강】 전류와 전압

​1. 전류

​ 가. 전류 (Electrical Current) : 전기적인 흐름

  ▣ 양(+) 또는 음(-)의 전하가 이동하는 현상을 전류라고 한다.

    ⊙ 전류는 음(-)전하가 양전하 쪽으로 이동하는 현상을 말한다.

  ▣ 단위 : 암페어 (A)

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나. 전류의 종류

 【직류】 D.C (Direct Current) : 전류의 흐름이나 위상이 변하지 않는 것

   ※ 직류는 +이면 계속하여 +, -이면 계속하여 -를 나타내는 것을 말한다.

전기회로(직류회로)

직류회로

   ※ 전류의 단위 1[A] : 1초(sec0 동안에 1[C]의 전하가 이동한 전하량을 나타낸다.

  ▣ 표기 : 영문자 대문자로 표기 V, I

  ▣ 직류는 시간에 따라 일정한 전하량을 보인다. 이는 이상적인 직류의 모습이고

      +와 - 한쪽 방향내에서 변화하는 경우에도 직류라고 보고 있다. 

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【교류】 AC : Alternative Current : 시간에 따라 전하량이 변한다.

교류회로

  ▣ 교류의 표기 : 영문자 소문자 : v, i

  ▣ 교류 : 시간에 따라 전하량이 변화한다. 즉 시간에 따라 +극과 -극이 서로 교차하는 경우

              교류라고 한다. 그러나 +나 - 한쪽 방향에서 전하량이 변화하면 이는 교류라고

              하지는 않는다.

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【 원자 】 

 가 원자 : 물질을 이루는 기본 입자

원자구조

  ▣ 원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있는데 원자핵은 다시 +성질을 갖는 양성자와

      극성을 갖지 않는 중성자로 구성된다. 중성자는 극성을 띠지 않으므로 결과적으로

      원자핵은 +극성을 띠게 된다. 전자는 원자핵을 돌고 있으며 -극성을 띠게 된다.

 

나. 전하 : 전기현상을 일으키는 물질의 물리적 성질

  ▣ 양성자의 질량 : 1.67 × 10-27 [kg]

  ▣ 전하의 질량 : 9.109 × 10-31 [kg]

  ▣ 전자의 전하량 : -1.602 × 10-19 [kg] ※ 삼성전자 식구

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다. 자유전자

자유전자

  ▣ 구속 전자 : 원자핵에 갖혀서 빠져나가지 못하는 전자

  ▣ 자유 전자 : 외부에서 마찰 등 물리, 화학적 작용으로 들어 오거나 나가는 전자

  ▣ 자유전자의 이동 : 전기현상이 만들어짐

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다. 전위차

 ▣ 전위차는 두 물질이 갖는 극성의 값의 차이를 말한다.

전위

  ▣ 전위차 : 두 도체에서의 전기적 위치에너지의 차이로 도선으로 이으면 전위차가

                  크게 되면 높은 전류를 발생하게 된다.

영전위와 전류

  ▣ 전위가 같아지면 도선으로 이어도 전류는 흐르지 않게 된다.

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라. 기전력

  ▣ 전류를 발생시키려면 연속적으로 전위차를 발생시켜야 한다.

  ▣ 연속하여 계속적으로 전류를 흐르게 해주는 능력을 기전력이라 한다.

       ※ 기전력의 발생장치 : 전지, 발전기

  ▣ 전압과 같은 단위 [V]를 사용한다.

기전력과 전위

마. 전압의 크기

  ▣ 전압은 물을 흐르게 하는 수압과 같이 전류를 흐르게 하는 힘, 에너지를 말한다.

 

수압과 전압

  ▣ 전압은 흐르는 전하량에 대한 전류가 한 일의 비로 나타낼 수 있다.

전압과 일량

  ▣ 도체에 Q[C]의 전기량을 이동하여 W[J]의 일을 하였다면 이 때의 전위차를 말한다.

  ▣ 1[V]의 의미 : 1[C]의 전하가 이동하여 한 일이 1[J]일 때의 전압을 말한다.

     ※ 참고 : 1[J] : 1뉴턴[N]의 힘으로 물체를 1[m] 이동하였을 때 한일이나 이에 필요한

                        에너지를 말한다.

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바. 전위 [V] : Electrical Potential

  ▣ 전위라 함은 전기적인 위치에너지를 말한다.

전위차

  ▣ 일[W] = mgh = 질량 × 중력가속도 × 높이 (위치에너지)

전압과 일량

사. 기전력과 단자전압

  ▣ 기전력은 순수하게 전위차를 발생시켜 전류를 흐르게 하는 전기에너지를 말한다.

      반면 단자전압은 기전력발생장치의 내부저항, 도선의 내부저항 등에 의한 전압강하를

      제외한 순수하게 전기적인 일에 소모되는 전위를 말한다.

기전력과 단자전압

▣ 기전력 (E)

  ⊙ 전위차(전압)을 일정하게 유지하여 전류가 연속적으로 흐를 수 있게 하는 힘(에너지)

      기전력은 기전력 발생장치(건전지 등)에서 발생하는 전압강하를 제외한 순수한 에너지

      발생원을 말한다.

▣ 단자전압(V)

  ⊙ 저항 양 단자에 인가되는 전압 V = IR

     ※ 기전력 E = Ir + IR = 내부 전압강하 (Ir ) + 단자전압 (V)

​     ※ 단자전압은 기전력에서 기전력 발생장치의 내부전압강하를 제외한 전압 즉,

        각 단자에 실효적으로 걸리는 전압을 말한다.