Transcript 금속에 따라 전자가 채워지는 전위가 다르다.

Galvani (1737-1798)
animal electricity
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Volta (1745-1827)
+
zinc
copper
paper
전해액
(소금물)
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Lemon battery
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Lemon battery
9.47 eV
7.00 eV
zinc 아연
copper 구리
금속에 따라 전자가 채워지는 전위가 다르다.
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Ohm 의 법칙 (1827)
I
V
Galvanometer
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Ohm 의 법칙 (1827)
Cavendish (1731-1810)
Galvanometer 없이 실험
V 와 I 는 비례 관계
V =IR
Ohm 의 법칙
물체의 저항
단위 :
V

A
기호
그림의 물체의 저항은
얼마인가?
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Ohm 의 법칙 (1827)
V  IR
V
길이 l
l
R
A
단면적 A
 : 비저항 resistivity [ m]
모든 전기 기구는 기본적으로 저항
으로 취급할 수 있다.
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
예제. (a) 반지름 0.321 mm, 길이 1 m 인 니크롬 선의 저항을 계산하여라.
길이 l = 1 m
니크롬 선의 단면적
A   r2

  0.32110 m
3
 3.24107 m 2
l
R
A

 1.5 106 m
 4 .6 
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
m
 3.24110
7

m2

2
예제. (b) 이 니크롬 선의 양단에 10.0 V 의 전위차를 걸어주었을 때 흐르는 전류를
계산하여라.
V
V  IR
R  4.6
V 10.0V 
I 
R 4.6 
 2 .2 A
예제. (c) 이 니크롬 선을 고온에서 잡아 늘여 길이를 2 배로 늘였다면, 이 도선의
저항은 원래 저항의 몇 배가 되겠는가?
새 도선의 그림을 그려보자.
길이 l = 1 m
길이 l ‘ = 2 m
7
A  3.2410 m
2015-04-13
2
A  1.62107 m 2
l
l

2l 
R  
 4

 4R
A
A
1 
 A
2 
Copyright Prof. Byeong June MIN
Ohm 의 법칙 (1827)
옴의 법칙은 실험 물리학의
중요한 결과로 널리 인정 받고 있다.
Technical University of Munich
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
Ohm 의 법칙 (1827)
그러나 옴의 법칙에 대한 초기의 반응은 매우 적대적이었다.
'(the work) is a web of naked fancies' (name of author not given, but quoted by
Cajori F 1929 (revised 1962) A History of Physics (New York: Dover) pp237-8.
‘이런 이단적인 교수는 과학을 가르칠 자격이 없다’ – 당시의 독일 교육장관
Hart, IB, Makers of Science, London, Oxford University Press, 1923. p. 243
당시 독일의 과학 철학은 헤겔 파에 의하여 주도되었다. 그들은 자연이 매우
질서 정연하기 때문에 실험을 행할 필요가 없으며, 오직 논리적인 추론만으로
과학적인 진리를 찾아낼 수 있다고 주장하였다.
이러한 주장은 자연이 인간의 상상을 훨씬 뛰어넘는다는 사실에 대해 무지하기
때문에 생겨났다.
자연 현상을 설명하는 모든 이론은 최종적으로 실험에 의하여 확증되어야 한다는
원칙을 제대로 이해하지 못하였기 때문이기도 하다.
Technical University of Munich
2015-04-13
Copyright Prof. Byeong June MIN
전력 소모
전하 q
I
V=IR
V
전하 q 가 전위차 V 인 저항 양단을 이동할 때
전기 위치 에너지의 변화량
Dt 동안 양단을 이동한 전하량
Dt 동안 전기에너지 소모량
전력 소모
2015-04-13
W  qV
q  IDt
W  qV  IDt V
P
V  IR
W
 IV  I 2 R
Dt
Copyright Prof. Byeong June MIN
단위 : W = J / s
저항의 온도 의존성
220 V, 110 W 전구의 규격 상의 저항을 계산해보자.
110 W
I
 0 .5 A
220 V
220V
R
 440 
0.5 A
R  40 
전구가 차가운 상태에서 저항을 측정하면 3 Ω 정도 밖에
나오지 않는다. WHY?
tungsten filament
T ~ 3000 K (동작 조건)
  0 1  DT 
  0.0045
2015-04-13
DT  0.0045  2700  12
Copyright Prof. Byeong June MIN
예제. 1.20 X 102 V 의 전압에서 최대 20.0 A 의 전류를 공급할 수 있는 전원이 있다.
(a) 이 전원으로 75 W 전구 몇 개를 작동시킬 수 있는가?
이 전원이 공급할 수 있는 전력은
P  IV

 20.0 A 1.20102V

 2.40103W
따라서 이 전원으로 작동시킬 수 있는 전구의 개수는
2.40  103W
 32 .0
75W
(b) 전기 요금이 킬로와트-시 당 0.120 달러라면, 이 전구를 8.00 시간 켰을 때 드는
비용은 얼마인가?
이 전구를 8.00 시간 켰을 때 사용한 에너지


W  PDt  2.40103W  8.00h  2.40kW  8.00h  19 .2kWh
이 때 드는 비용
2015-04-13
달러

 19.2kWh   0.120
  2.30달러
kWh 

Copyright Prof. Byeong June MIN