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전기의 이해

찌릿찌릿 전기

전기란 무엇일까?
현대 생활에 없어서는 안 되는 꼭 필요한 에너지입니다.
전기(electricity)라는 용어는 호박을 뜻하는 그리스어 ‘elektron’ 에서 유래되었습니다.
전기는 움직이는 전자들에 의해 만들어집니다.
전기의 속도는 얼마나 될까?
전기의 속도는‘진공상태의 빛의 속도’(1초에 30만km)와 같아서 매우 빠릅니다.
그런데 여기서 말하는 전기의 속도는 에너지 반응의 속도를 말합니다.
실제적은 전선속의 전자의 이동 속도는 매우 느려서 보통 초속 1밀리미터에 불과합니다.
참고로 소리는 1초에 340미터를 갈 수 있다고 합니다.
전기의 저항이란 무엇일까?
전류의 흐름을 방해하는 것을 전기 저항이라고 합니다.
저항의 단위인 옴은 독일의 물리학자인 ‘게오로그 옴’의 이름에서 따왔습니다. 옴은 1826년 베를린에서
전기 실험에 전념한 후 ‘옴의 법칙’을 발표했습니다. 옴의 법칙이란 전압이 커질수록 전류의 세기는 세지고,
일정한 전압일 때 전기 저항이 클수록 전류가 약해진다는 이론입니다. 1옴(저항)은 1V(볼트)의 전압으로
1A(암페어)의 전류가 흐를 때 만들어지는 저항 값입니다.
직렬연결과 병렬연결은 어떻게 다를까?
직렬연결과 병렬연결은 저항을 연결하는 방법에 의해 나뉜답니다. 그에 따라서 전류의 크기도 달라집니다.
두 개의 꼬마 전구를 저항으로 썼을 때의 예를 들어보겠습니다.
건전지 하나에 전구 두개를 한 방향으로 나란히 연결 한 직렬연결그림 건전지 하나에 전구 두개를 각 각 의 다른 줄에 하나씩 연결 한 병렬연결 그림 직렬연결은 저항(전구)이 2개가 직렬로 연결되어 있어서 저항은 2배가 되고, 전류는 절반으로 줄지요.병렬연결은 반대로 저항은 절반으로 줄어들고 전류는 2배로 커진답니다.
원자와 전자란 무엇일까?
세상에 존재하는 모든 물질은 원자라고하는 매우 작은 입자들로 구성되어 있습니다.
또한 원자들은 훨씬 작은 전자들에 의해 둘러싸여 있습니다. 그리고 원자의 중심부분을 원자핵이라
부르는데 원자핵은 +극을 가지고 있고 전자는 -극을 가지고 있습니다.
전자파란?
전기가 흐를 때 그 주위에 전기장과 자기장이 동시에 발생하는데, 이들이 주기적으로 바뀌면서 생기는 파동을 말합니다. 그리고 전자파는 모든 전기제품에서 발생됩니다.
특히, 휴대전화의 전자파가 주의력이나 건강을 해칠 수 있다는 국내외 연구가 발표되어 있습니다.
전자파에는 여러 종류가 있는데 그 중에서도 극저주파, 초저주파, 라디오파, 마이크로웨이브 등이 인체에 악영향을 끼칩니다.
각종 전기시설이나 전자제품 등에서 나오는 전자파는 무색무취로 우리 눈에 보이지 않고 피해가 금방 나타나지도 않습니다.
하지만 전자파의 피해는 오래 누적된 채로 서서히 찾아오므로 항상 주의해서 전자제품을 사용해야 합니다.
전류란?
전하가 이동하는 현상입니다. 단위는 A(암페어)를 사용합니다. 암페어는 프랑스의 물리학자인 앙페르의 이름에서 따 온 것입니다.
앙페르는 전류와 자기장의 관계를 발견하여, 앙페르의 ‘오른나사법칙’을 발표했습니다.
앙페르의 오른 나사법칙: 도선에 전류가 흐르면 도선 주위에 자기장이 생기는데, 전류의 방향을 나사의 진행 방향으로 하면 나사의 회전 방향이 자기장의 반향이 된다는 법칙
전류의 자기작용과 발열작용
어디서든 전류가 흐르면 자기장이 발생하고 이것을 전류의 자기작용이라고 부릅니다. 금속봉에 부도체인 종이를 몇 번 두른 후에 도선으로 여러 번 감습니다. 그리고 도선에 전류를 흘려보내면 감은 도선에서 자기장이 발생합니다. 그건 옆에 놓인 나침반이 움직 이는 걸로 확인 할 수 있습니다. 자기작용은 전동기의 기본 원리이기도 합니다. 선풍기, 세탁기 등 우리 주변에서도 이 같은 원리로 움직이는 물건들이 많습니다.
전류의 발열작용은 실생활에 널리 사용되고 있는 전류의 가장 대표적인 작용입니다. 금속으로 만들어진 도선에 전류가 흐르면 도선의 전기 저항 때문에 열이 발생합니다. 이 열을 응용해 만든 것이 전기난로나 다리미 같은 전열제품입니다. 발생열량은 저항 값이 크고 전류가 클수록 커집니다.
전압이란?
전류가 흐를 때의 힘, 즉 전류의 압력이라고 할 수 있습니다. 전압이란 수압과 같은 것으로, 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것처럼 전류도 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐릅니다. 그리고 전압을 ‘전위차’ 라고도 부릅니다.
전압의 단위는 V(볼트)이며, 전기 발전에 크게 공헌한 이탈리아의 물리학자인 ‘알레산드로 볼타’의 이름에서 따온 것입니다. 볼타는 절친한 친구 과학자인 ‘갈바니’의 개구리 다리 실험에 자극받아 동물전기연구를 시작했습니다. 그 후, 그는 금속들이 전기를 만들어 낼 수 있다는 사실을 밝혀 건전지를 발명했으며, 전기현상 연구에도 크게 공헌하였습니다.
정전기란?
번개도 사실은 정전기의 일종입니다.
폭풍이 치는 날, 먹구름 속에서 바람으로 인해 물방울들과 작은 얼음들이 정신없이 부딪치며 마찰을 일으킵니다. 마찰에 의해서 물보다 가벼운 얼음은 전자를 물에게 빼앗긴 채 위쪽으로 올라갑니다. 그럼 구름 위쪽은 양전하를, 구름 아래쪽은 음전하를 띠게 됩니 다. 구름 아래쪽에 음전하가 모이면 그 곳에서 밝은 빛의 번개가 생깁니다.
결국번개는 음전하를 띤 전자들이 모여 있는 것입니다.
천둥소리는 왜 나는 걸까?
번개가 지상으로 내려올 때는 주변의 공기를 순식간에 초고온으로 만듭니다. 뜨거워진 공기는 순식간에 다시 냉각되어 버리는데 이 과정에서 공기 중에 충격파가 만들어집니다. 이것이 바로 천둥소리입니다.