GROB's basic electronics 회로 이론-1.전기(전위,전압,전류)

1.전위(Electric potential)

전위는 일을 할수있는능력 혹은 시간따라 변하지 않는 전기장위에서 단위 전하가 가지게되는 전기적 위치에너지이다

두개의 다른 전하량을 갖는 전하는 전위 차를 갖는다고 정의한다

 

2. 볼트 단위

볼트는 전기 전하를 이동시키기위해 필요한 일이나 에너지 양을 말한다 

정의에 따라서 6.25*10^18개의 전자를  이동시키기위해서 0.7376풋파운드(foot-pound,ft*lb)가 필요하면 두위치사이는 1볼트이다

 

 여기서 6.25*10^18개의 전자는 1C고 0.7376[ft*lb]는 1J 과 같은 값이다( 1파운드의 무게를 1피트 들어 올리는 일의 양으로 1.356J에 해당한다. 기호는 ft-lb)이로인하여 우리는 전압을

 

 로 나타낼수있다

 

예제) 0.5C의 전하를 이동시키는데 3.6J를 소비하는 전지는 얼마의 전압을출력하는가

전압V=J/C

=36J/0.5C

=7.2V

 

3.전류

두 전하 사이에 형성된 전위차에 의해 다른 전하가 이동하게되는데 이때 이동한 전하를 전류(electric current)한다

그러므로 전류가 생성되려면 전위차에의해 전하가 움직여야만 한다 아래 그림은 전자의 이동을 나타낸다

 

 전자가 흐를때 S전자를 기준으로 전부 한칸씩 움직이기에 도선이 매우매우 긴 경우가 아닌 일반적인 분야에서는 전위차는 전체도선에 대해서 순간적으로  동시에 전류를 발생시킨다 그렇기에 같은시간이라면 전류는 모든 도선영역에서 동일한 값을 갖는다

 

 

4.전류와 전위차

도선내의 자유전자의 수는 도선양끝 사이의 전위차에 비례한다 즉, 높은 전압일수록 인력과반발력이 강해져 더많은 자유전자를 이동시키고  전하의 양도 늘어난다  정해진 단위시간당 전하의양이 늘면 전류의 양도 늘어난다

반대로 전압이 감소하면 자유전자를 비롯하여 전하의 양도 감소하고 결과적으로 전류도 줄어든다

 

 

 

5.전류의 단위,암페어

전하가 이동하면 전류가 발생하므로 전류의 양을 나타내는 단위는 전하의 흐름에 대한 비율로 정의함

즉 단위시간당 1C(6.25*10^18)개의  전자가 이동할때 1암페어 (ampere,A)의 전류가 흐르는것으로 정의한다

 

6.전류와 전하

전하는 결국 유전체속에 축적된전기의 양을 말한다 

 

-유전체가 절연체일 경우는 어떠한 움직임이 없는 정적인 전기

-도체내에서는 전하가 이동할때 전류 I는 전기의 강도를 나타낸다

 

전류식을보면

 

I=암페어

Q=쿨롱

T=초단위

즉 1초당 6.25*10^18승개의 전자가 이동하면 I=1이다 이를 실제단위를 이용해서 표현하면 

1초에 1쿨롱의 전하가 지나가면 1암페어의 전류가 발생한다로 표현가능하다 요약하면 Q는 전하의 양

I는 전기 전하가 움직이는 비율이다

 

EX)매초당 12C의전하가 이동한다 전류의 값은?

 

I=Q/T

=12[C]/1[s]

=               I=12A

 

 

 

그동안 포스팅한 공식을 토대로

 

-전류와 시간을 곱한 결과는 전하

단위로 표현하면

 

EX)0.4A의전류가 흐르는 도체에 유전체를 연결한경우를 생각해보자 만약 전류가 0.2초동안 전자를 내보냈나면 유전체에 축적된 전하는 아래와같다

 

Q=I*T=0.4A*0.2s

Q=0.08C

 

7. 전류의속성

구리선 과 같은금속도체에서 전류를 생성하는 전자는 자유전자이다 

이경우에는 기본적으로 전하들은 음극성을 가진다 그렇기에 두단자 사이에서 양극성이 높은 단자쪽으로 전류는 흐른다 그러나 양전하가 이동하는경우에는 반대로 적용되어야하 한다 

 

 

복습문제 

1. 전하가 2C/s 만큼 이동한다면 전류는 얼마인가

I=Q/T = 2C/1s= 2A