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전기는 어떻게 이동을 할까? ■ 전류의 이동 물질에 존재하는 (+)와 (-)성질을 띠는 입자들을 전하라고 합니다. 전하는 물질이 전기적 성질을 나타내는데 기본적인 역할을 합니다. (+)전하를 띠는 것은 원자핵, (-)전하를 띠는 것은 전자이며, 같은 전하끼리는 서로 밀어 내고, 다른 전하끼리는 서로를 끌어당기는 성질을 가집니다. 전하의 단위는 쿨롱(C)이며, 1C는 6.25×1023개의 전자 수를 뜻합니다. 전기를 띤 입자, 즉 전하의 이동은 전기의 흐름인 전류를 만들어 냅니다. 전기에 대해 많은 것이 밝혀지지 않았던 시절, 과학자들은 전류는 (+)극에서 (-)극으로 흐른다고 정의하였습니다. 그러나 전자의 발견을 통해 실제로 이동하는 것은 (-)전하를 띠는 전자이며, 전자는 (-)극에서 (+)극으로 이동..

전해질을 따라흐르는 전류 전해질이 포함된 수용액에서 어떻게 전류가 흐를 수 있을까요? 많은 이온 결합 화합물은 물에 들어가면 일종의 변화를 겪게 됩니다. 이온 결합 화합물은 물속에서 물 분자에 둘러싸이게 되는데, 물 분자의 극성 때문에 부분적으로 (-)전하를 띠는 산소 원자 쪽으로 양이온이 끌리게 되고 부분적으로 (+)전하를 띠는 수소 원자 쪽으로 음이온이 끌리게 됩니다. 양이온과 음이온은 물 분자의 힘에 의해 분리되고 물 분자에 의해 둘러싸이는 ‘수화 현상’이 일어납니다. 따라서 수용액에 각각의 전극을 담그면 양이온은 (-)를 띠는 전극으로, 음이온은 (+)를 띠는 전극 쪽으로 이동할 수 있게 됩니다. 이렇게 이온이 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 수용액 안에서 일종의 전류가 발생하게 됩니다. 염화나트..

저항의 측정 ■ 저항의 크기자동차가 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 resista..

전자석이란? 전자들의 흐름을 '전류'라고 하는데 전류 주변에는 자동적으로 자기장이 형성됩니다. 우리가 흔히 사용하는 전자 제품들은 이러한 전자들의 흐름인 전류와 자기장을 이용한 것들입니다. 전류가 흐를 때 자기장이 생긴다는 것을 알게 된 것은 과학의 역사에서도 비교적 최근의 일입니다. 1819년에 덴마크의 물리학자이며 코펜하겐 대학의 교수였던 외르스테드라는 과학자가 전선에 전류가 흐르면 따뜻해진다는 실험 강의를 하다가 자기장을 발견하였는데, 전기 회로에 전류를 흘려보내자 전기 회로 옆에 나란히 놓여 있던 나침반 바늘이 90° 가까이 회전하는 것을 보고 알아 냈다고 합니다. 신기하게 생각한 외르스테드가 전선에 흘려보내던 전류의 방향을 바꾸자 나침반의 바늘은 다시 180° 회전하여 반대 방향을 가리켰습니다...

전류계와 전압계의 사용 ■ 전류계의 사용전류의 세기를 직접 측정하는 방법으로 전류계를 이용할 수 있습니다. 전류계 내부에는 회전하기 쉽게 만든 자석이 코일 안에 들어 있고, 코일은 전류계의 눈금을 가리키는 바늘과 연결되어 있습니다. 전류가 코일을 통과하면 자석이 회전하는데 전류의 세기가 셀수록 자석이 회전하는 각도가 증가하고 코일에 연결된 바늘이 더 높은 숫자를 가리킵니다. 전류계는 회로에 직렬로 연결해 사용합니다. 매우 작은 전류도 감지할 수 있지만 전류계 자체에 내부 저항이 존재하기 때문에 정확한 전류의 세기를 측정하는 것이 어렵습니다. ▲전류계의 원리(출처: 에듀넷) 전류계는 사용하는 전류의 종류에 따라 교류 전류계와 직류 전류계로 나누어지고, 숫자를 읽는 방식에 따라 아날로그 전류계와 디지털 전류..

전압과 전류의 발견 ■ 전류의 발견1700년대, 미국의 과학자 벤자민 프랭클린(Benjamin Franklin)은 폭풍우가 치는 밤, 연 줄에 열쇠를 매달아 번개가 만들어 낸 전기를 집기병에 모으는 데 성공했습니다. 이 실험은 번개는 전기로 이루어져 있으며, ‘전기가 흐른다’는 것을 처음으로 확인할 수 있었던 실험이었습니다. 이후 학자들은 다양한 실험을 통해서 본격적으로 전기를 탐구하게 됩니다. 이탈리아의 과학자 루이지 갈바니(Luigi Galvani)는 볼로냐 대학교에서 해부학을 가르치는 교수였습니다. 1786년, 개구리를 해부하던 중 해부칼이 개구리 다리에 닿자 다리가 경련을 일으키는 것을 목격하였습니다. 금속인 해부칼이 닿자 이미 죽어 있는 개구리의 다리가 움직였다는 것에 의아함을 느낀 갈바니는 다..

지난 9월 27, 28일 전국을 휩쓸고 지나간 강도 높은 태풍 볼라벤 기억하시지요? 그때 태풍에 대비해 베란다 유리창에 신문지와 테이프를 붙이신 분들 많으실 거예요. 특히 8월 13일 방송된 ‘위기탈출 넘버원’, 태풍의 위험성을 알리는 코너에서 신문지를 붙여 태풍으로부터 유리창을 보호하는 유용한 정보를 알려주었습니다. 젖은 신문지를 붙이면 유리창을 보호할 수 있고, 테이프를 붙이면 유리창 보호보다는 유리창 파편으로부터 보호하는 방법이라고 합니다. 태풍이 지난 다음 날 뉴스를 보니, 작년 태풍에 유리창이 깨진 경험이 있는 분들이 이번에는 태풍에 대비해 베란다 유리창에 신문지를 붙여서 유리창이 깨지지 않았다고 인터뷰하는 것을 보았습니다. 그런데 유리창에 젖은 신문지를 붙여서 거센 태풍을 막을 수 있다는 것이..