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학습자료/과학

저항의 측정

대한민국 교육부 2015. 10. 1. 16:01

저항의 측정



■ 저항의 크기

자동차가 도로를 달릴 때, 과속 방지턱이나 도로에 이물질이 뿌려져 있으면 달리던 속도를 줄이게 됩니다. 이렇게 자동차의 움직임을 방해하는 것처럼 전기가 흐를 때도 방해를 받게 되는데 전류의 흐름을 방해하는 것이 바로 ‘저항’입니다. 저항이 생기는 이유는 전자가 물질을 이동할 때 물질을 구성하고 있는 원자와 부딪히게 되는데 이러한 충돌은 전자의 이동을 방해하기 때문입니다. 이러한 전기 저항은 옴(Ω)의 단위로 측정합니다. 


저항의 크기는 물질의 종류에 따라 달라지며, 단면적과 길이에도 영향을 받습니다. 물질의 종류에 따라 구성하는 성분이 다르므로 전기적인 특성이 다릅니다. 이러한 물질의 전기적인 특성을 일정한 단위로 나누어 측정한 값을 비저항(比抵抗, specific resistance) 이라고 하며, 순수한 물질일 때 그 값은 고유한 상수로 나타냅니다. 저항(R)은 비저항으로부터 구할 수 있으며 그 공식은 다음과 같습니다.



공식으로부터 비저항이 클수록 저항도 커진다는 것을 알 수 있습니다. 비저항의 크기에 따라 도체, 반도체, 부도체로 나뉩니다. 도체는 전류가 흐르는 물체로서 금속 등이 속합니다. 부도체는 전류가 흐르지 않는 물체로서 종이, 나무 등이 속합니다. 반도체는 도체와 부도체의 중간으로서 순수한 상태에서는 전류가 흐르지 않지만 불순물의 첨가에 의해 열에너지가 발생하여 일시적으로 전류가 흐르는 것을 말합니다. 도체의 비저항이 가장 작기 때문에 저항도 가장 작고 전류가 잘 흐르며, 부도체의 비저항이 가장 크므로 저항이 가장 크고 전류가 잘 흐르지 않게 되는 것입니다. 


물질의 단면적이 작을수록 단면을 통과할 수 있는 전자의 수는 줄어들기 때문에 저항은 증가하게 됩니다. 길이가 길수록 전자의 이동 거리가 늘어나 원자와 더 많이 부딪히게 되므로 저항은 증가하게 됩니다. 



■ 저항의 측정 방법

물질의 저항을 측정하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 회로에 저항계를 연결하여 직접 저항을 측정하는 ‘직접 측정’, 옴의 법칙을 이용해 저항을 구하는 ‘간접 측정’입니다. 그럼 어떻게 옴의 법칙을 이용해 저항을 구할 수 있는지 알아봅시다.


옴의 법칙은 독일의 과학자 게오르크 옴이 발견한 것으로 회로 내 전류(I)는 전압(V)에 비례하고 저항(R)에 반비례한다는 것입니다. 식으로 간단하게 나타내면 아래와 같습니다.



옴의 법칙에 따르면 회로에 걸린 전압이 같을 때 저항이 크면 전류의 흐름이 작아지고, 저항이 작으면 전류의 흐름이 커집니다. 따라서 전기 회로에 걸린 전압의 크기와 흐르는 전류의 크기를 안다면 회로의 저항을 구할 수 있습니다. 즉, 1V의 전압이 흐르는 회로에 1A의 전류가 흐른다면 이 회로의 전기 저항은 1Ω이 됩니다. 다음 식에 넣어서 계산해 봅시다. 



▲ 전류의 흐름 속 저항(출처: 에듀넷)



[자료출처: 에듀넷]



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