Transcript 13_DIRECT_CIRCUIT_last_PART_A

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• 전위 V 
PE 전기
q0
k
Q

r
Q
4  0 r
전기장 내의 기준점에서 어떤 점까지 단위
양전하(+1C)를 옮기는 데 필요한 일의 양
VAB :a, b 사이의 전위차. 전하량 +q의 전하를 전기력에 거슬러
점a에서 점b까지 옮기는 데 필요한 일의 양 Wba일 때 전위차=
V 
W
q
V ba  V b  V a 
전기장과 전위차:균일한 전기장 E내에서 거리 d인 두 점 사이의 전위차 V는
W ba
q
V  Ed
•전자볼트~ 에너지 단위의 한 종류 전위차 1V인 두 점 사이에서 하나의 기본
전하(전자)를 옮기는 데 필요한 일의 단위
•등전위면
A
축전기에 저장된 전기량 Q는 평행판
•축전기와 전기용량 C   0
d
사이의 전위차 V에 비례한다
1eV  1.6  10
 19
Q  CV
•유전체
•축전기에 저장된 에너지
축전기의 전압이 V로 될 때까지 충전시키
는 데 필요한 일 W, 운반된 전하 Q
W 
1
2
QV 
J
1
2
CV
2

1 Q
2
2 C
1. 전류와 기전력
2. 전기저항
전기저항과 전압 강하
전기저항의연결
전기에너지가 하는 일
3. 전지
전지의 기전력과 내부 저항
전지의 종류
전지의 연결
키르히호프 법칙
4. 전기 계기
전류계
전압계
휘스톤 브리지
전위차계
1. 전류와 기전력
1
. 전류와 기전력
 전기회로: 전위차가 있는 한쪽에서 다른 쪽으로 전류가 흐를 수 있는 완전한 경로
 전원(전지등): 도선 사이에 전위차(기전력) V를 제공.
전하 q가 전위차 V를 통하여 도선을 흐를 때 W=qV만큼 전지에서 에너지 방출
 기전력 (Electromotive force) : 양단간의 전위차를 일정하게 유지시켜 주는 것.
(힘이 아님. 전위차 발생장치임)
 전류: 단위시간당 주어진 면적을 통과해 지나가는 전하의 양
(1). 전류(Electric current)
단위시간당 주어진 면적을 통과해 지나가는 전하의 양
A
전지의 한 단자에서 다른 단자로 연속 경로가 되도록 도선으로 연결하면 전하가 도선을
통해 흐른다. 이와 같이 전하가 도체를 통하여 흐를 때,
단위시간당 주어진 면적을 통과해 지나가는 전하의 양을 전류라 한다.
(2) 전류가 흐르기 위한 조건
전기회로(electric circuit); 전하가 이동할 수 있게 연결된 경로
전기장(electric field); 전하를 이동 시키기 위해 필요
전하 운반체(electric charge) ; 전기 회로를 통해 순환
 전류는 고체, 액체, 기체에서 모두 흐를 수 있다
(3) 고체(도체),액체,기체에서 전류의 흐름
-
+
+
+
-
전류I
전기장E
+
양의전하
-
음의전하
전원의 (+) 극과 (-) 극을 도
체에 연결하면 도체 내의
자유 전자가 전기장에서 힘을
받아 전원의 (+) 극으로 이동
전해질 용액에 금속판을
세우고 전원 연결하면전
해질은 물에 녹아 (+) 이
온과 (-)이온으로 이온화.
전기장이 가해지면 음이
온은 (+)극으로 이동하여
(+)극에 전자를 내놓고
전기적으로 중성 물질이
되어 석출. 양이온은 (-)
극으로 이동, (-)극에 전
자를 얻어 중성 물질로
석출.
양이온과 음이온으로 전
리된 기체가 든 저기압의
방전관 양끝에 높은 전압
을 걸어 주면 어떤 전압에
서 방전이 시작되면서 전
류가 흐른다
전압의 크기에 따라 전자
의 이동 속력이 증가
(4) 전류의 방향과 세기
전류의 방향
전류의 방향은 관례상 양(+)전하가 흐르는
방향으로 정한다.
(도체 내 전자(-)의 흐름과는 반대.)
직류 (direct current) ~ 전하의 흐름율과 방향이 시간에 따라 일정한 전류
정상전류 ~ 시간적으로 세기가 일정한 직류 (평상적으로 “정상전류”=직류)
전류의 세기 도선의 단면을 단위 시간(1s) 동안 통과하는 전하량
I 
Δq
Δt
[C/s, A]
1A(Ampere)
1A(Ampere) : 전류의 단위.
1 초 동안에 1C의 전하량이 도선의 한 단면을 지날 때의 전류의 세기.
1A 
1C
s
 전자1개의 전하량
e=1.6x10-19C
 1C에 해당하는 전자 수=
1C
1.6  10
 19
6.25  10 개
18
C /개
∴1A(Ampere)= 1초에 6.25x1018개 만큼의 전자가 이동할 때의 전류
1m A  10
3
A
1 A  10
6
A
1nA  10
9
A
(5)도체 속의 자유 전자 이동과 전류의 세기
Net motion
Random motion in zero E-field.
Net drift in an E-field.
유동 속도 (Drift velocity)
• 도선내의 전기장에 의해 전자는 가속되지만, 계속 가속되지 못하고
이온 핵과 충돌하여 속도를 잃는다.
•이를 전체적으로 보면 마치 일정한 속도로 한 방향(전기장의 방향
과 반대 방향으로 )으로 진행하는 듯이 보인다.
 유동속도
2. 전기 저항
(1) 전기 저항과 전압강하
(1) 전기 저항과 전압강하
유동속도는 전위차에 비례, 전류는 유동속도에 비례
∴ 전류의 크기는 전위차에 비례.
어떤 물질에 가해진 전압 (전위차)과 전류의 비를 저항 R로 정의.
R 
V
[V/A, Ω]
I
저항: 전하의 흐름을 방해하는 척도
부도체는 저항이 높고 도체는 저항이 작다
V  IR
옴의 법칙(Ohm’s law)
 비저항
어느 도선이 있을 때 저항을 결정하는 요인은?
도선 또는 도체 물질의 저
항은 길이 L에 비례하고 이
으 단면적A에 반비례한다.
R  
L
A
 비저항과 온도계수
 T   0 1   T
온도 증가→원자들 움직임 빨라짐 →더 불규칙 배열 → 저항증가

T


T
:기준이 되는 온도(0℃또는 20℃와 같은)에서의 비저항 값.
:기준 온도보다 ΔT 만큼 높은 온도에서의 비저항 값.
:비저항의 온도 계수.
R  R 0 1   T

R  
L
A
R 

옴의 법칙은 저항 R인 도선에 전류 I가 흐르면 저항의 양끝 사이에서
전압이 R I 만큼 떨어진다는 것을 뜻한다.
저항 R인 도선의 A점에서 B점으로 전류 I가 흐른다면 A
점의 전위가 B점 보다 높다.
(전류는 항상 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다.)
따라서 B점의 전위가 A점의 전위보다 RI 만큼 낮다.
이와 같이 저항R에 전류 I 가 흐를 때 전위가 R I 만큼 낮
아지는 것을 저항에 의한 전압 강하라고 한다.
( 전압 강하 ≡ 저항 R 양단에 걸린 전압.)
저항의 양끝 점A와 B 사이의 전위차를V 라면
V  V A  V B  RI
[superconductivity ]
R
Tc
자기부상열차
Temp.
열차를 부상시키기 위해서는 좋은 성능의 전자석이
필요하다. 이 전자석의 코일에 초전도체가 사용된다.
R eq  R1  R 2  R 3
1
R eq

1
R1

1
R2

1
R3
Circuit for Example, where r is the internal resistance of the
battery.
R eq  10 . 3 
일반물리학 중간고사 안내
일시: 2009년 10월6일(화) 오후(7시5분~8시40분)
11-12교시
장소: 종합강의동 312
배점:총 100점(실험 미포함 강좌)
--중간고사(30점)
--과제물(20점)
--기말고사(30점):
--출석(20점)
범위
--이론: 12장~13장
--내용:교재의 예제변형 수준 5문제 ~6문제