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○기전력과 회로에 관한 용어 정리

‧ 전위: 단위 전하에 해주는 일 혹은 에너지로서 물모형으로 비유하면 물의 높이에 해당한다.

‧ 기전력(ε): 전류를 퍼텐셜이 낮은 곳에서 높은 곳으로 흐르게 하는 원인

‧ 단자 전압(Vab): 건전지의 (+) 단자 a, (-) 단자 b 간의 전위차

‧ 내부 저항(r): 건전지 내부의 저항

Vab = ε - Ir

○전류와 저항에 관한 상식

(도선 내 전기장에 관한)

1. 도선 내 전기장이 빛의 속력에 가까운 속력으로 전파되는 이유를 증명하시오. ??

(옴의 법칙)

2. 옴의 법칙에 대해 설명하시오.

 I가 V에 비례하고 또는 J가 E에 비례한다. R이 상수인 경우에 한하여 이 관계를 옴의 법칙이라고 한다.

(전압 강하)

3. 전류가 저항을 지나면 전압 강하가 일어나는 이유를 설명하시오.

 전위의 정의에 의해 전류의 방향은 항상 높은 전위에서 낮은 전위로 향한다. 전위차를 통해 전류가 흐르면 전기 퍼텐셜 에너지를 잃게 되며 이 잃어버린 에너지는 도체 내에서 충돌하여 열을 발생시킨다.

(휴대폰 충전 열발생)

4. 휴대폰을 충전했을 때 뜨거워지는 이유를 설명하시오.

 전지 내부에 전원이 입력하는 총 전력은 εI + I2r 이다. 내부 저항에 의한 전력 I2r 요인에 의해 열이 발생한다.

(겨울 날 자동차 시동)

5. 추운 날 자동차 시동이 잘 안 걸리는 이유를 설명하시오.

 온도와 기전력에 영향을 주는 것이 아니라, 온도가 감소함에 따라 내부 저항이 증가하여 더 작은 전류를 보내기 때문. 우리나라도 지난 날 큰 시동 출력을 위해 더운 물을 자동차 전지에 이용했었다. 

(폐회로인 이유)

6. 도체에 정상 전류가 흐르기 위해서 회로가 폐회로 또는 완전 회로의 일부여야 하는 이유를 설명하시오.

 전위차 때문에 발생한 전기장(E1)에 의해 전류가 흐르면 양(+) 전하들은 도선의 한쪽 끝에 모이고 음(-) 전하들은 다른쪽 끝에 모이게 된다. 짧은 시간에 안에 충분히 쌓인 많은 전하들이 만드는 전기장(E2)에 때문에 도선 내 알짜 전기장은 0이 되므로 전류는 더 이상 흐르지 않게 된다. 이러한 회로에서는 정상 전류가 흐를 수 없다.

 (a) 전기장이 순간적으로 생긴다.

 (b) 이러한 전류는 전하들을 도체의 양단에 모이게 하여 E1에 반대 방향인 전기장 E2를 형성한다. 전체 전기장이 줄어들어 아주 짧은 시간에 0이 된다.