1. 전기, 전자의 정체 생활속의 전기 위덕대학교 이수형.

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1 1. 전기, 전자의 정체 생활속의 전기 위덕대학교 이수형

2 1장. 전기전자의 정체 생활과 밀접한 전기, 전자 전하의 발생 전류란? 전기에너지는 빛의 속도 전압, 전원, 저항
전기회로와 옴의 법칙 전력과 전력량 전기의 저장, 전하그릇과 자속 그릇 전기의 역사

3 1-1 생활과 밀접한 전기전자 전기현상 : 자연적인 현상 자기현상 정전기 (물체의 마찰) 번개
동물 (전기가오리, 전기메기, 전기뱀장어) 자기현상 자철석 (철을 당기는 현상) 나침반

4 19C 말 에디슨의 백열전구 화학 에너지의 세계 전기 에너지의 세계

5 전기에너지의 장점 발전 추세 다루기가 쉽다. (간단한 스위치 조작)
저장 설비가 불필요, 공급과 소비가 동시에 이루어짐 (석유, 석탄 등) 무형, 무색, 무취 발전 추세 발전 장치의 사유화 국가간의 교역의 대상

6 1-2 전하의 발생 B.C. 600년 탈레스 : 마찰전기의 발생
호박(렉트론) → 일렉트론(electron) → electricity

7 전기력의 생성 원자의 구조 : 핵(양성자, 중성자) + 전자 +, - 성질이 균형 평형이 붕괴되면 음전하와 양전하로 분리
원자의 구조 : 핵(양성자, 중성자) + 전자 +, - 성질이 균형 평형이 붕괴되면 음전하와 양전하로 분리 전하 : 전기의 성질을 띄는 최소입자

8 전하 전기의 성질을 띄는 최소 입자 발생 : 외부로부터 에너지원이 필요 금속의 경우 비교적 쉽게 발생
도체 : 전기가 잘 통하는 물체 절연체 : 전기가 잘 통하지 안은 물체 전하의 단위 : 쿨롬(coulomb: [C])

9 종류 성질 비고 도체 물체의 내부에 자유 전자가 많아서 전류의 흐름에 저항이 적어 전기가 잘 통하는 물체 금속, 소금, 산, 알카리의 수용액, 인체대지 등 부도체 물체의 내부에 자유 전자가 거의 없어서 전류의 흐름에 저항이 심하여 전기가 거의 통하기 어려운 물체 건조한 공기, 유리, 에보나이트, 베이클라이트, 파라핀, 운모, 수정, 고무, 도자기, 플라스틱, 유황 등 반도체 평상시는 자유전자가 거의 없다가 외부에서 에너지가 공급되면 원자의 핵에 구속되었던 전자가 자기의 구속된 궤도에서 많이 탈출되어 즉 자유 전자가 많아져 전류가 쉽게 흘러 전기가 잘 통하게 되는 물체 아산화 동, 셀리움(Se), 게르마늄(Ge), 실리콘(Sio, 홍 아연광, 홍 동광)

10 1-3 전류란? 전류 : 전하의 이동 (= 자유전자의 이동) 정전기 : 정지하여 있는 전기
전압 : 전류가 흐르도록 하는 전위차 전류의 단위 : 초당 통과하는 전기의 양 (ampere : [A]) 1 A : 1초당 1C의 전하가 이동

11 1-4 전기 에너지의 속도 전기에너지 : 빛의 속도로 이동 자유전자와 전류는 반대 방향으로 이동 (음전하) (+ → - )
자유전자와 전류는 반대 방향으로 이동 (음전하) (+ → - ) 전류의 방향

12 1-5 전압 전압 : 두 지점간의 전위차 1C의 +전하에 대한 위치 에너지 단위 : 볼트 (volt : [V])

13 1-6 전원 전원, 기전력 : 전위를 높게 만들어 주는 것 건전지 : 화학 에너지 → 전기에너지 : 직류 발생
발전기 : 운동 에너지 → 전기에너지 : 교류 발생

14 직류와 교류

15 1-7 저항 저항 : 전기의 흐름을 방해하는 것 전기 에너지 → 다른 에너지 (열 에너지, 빛 에너지)
단위 : 옴(ohm : [Ω])

16 1-8 옴의 법칙 전기 회로 : 전기 제품이 서로 연결되어 있는 것
회로 : 전하가 흐르는 도로 전원, 선로, 스위치, 전기 제품으로 구성

17 옴의 법칙 : 저항, 전류, 전압의 관계 흐르는 전류는 전압에 비례하고 저항에 반비례 (전압 V) (저항 R) = ….
(전류 I)

18 1-9 전력과 전력량 전력 : 단위 시간당 한 일 (에너지) 전력량 : 일정기간 동안 사용한 에너지 (일) 순간 에너지
단위 : 와트 (watt : [W]) 예] 백열등 60W 참고 : 1 마력 = 746W 전력량 : 일정기간 동안 사용한 에너지 (일) 전력량 = 시간 x 전력 단위 : kWh, 1kWh = 1kW x 1 hour (에너지 또는 일) (전 력) = …. (시 간)

19 1-10 전기의 저장 직류 : 축전지 사용 교류 : 저장이 불가능 절연체

20 1-11 전하그릇과 자속그릇 전하의 저장 : 두 개의 도체 + 절연체 (축전지)
성질 : 커패시턴스, 정전용량 : 전하그릇의 크기 장치 : 커패시터, 전하그릇 단위 : 패러드 (farad : [F] ) 전하량 = 커패시턴스 x 전압 (저장되는 양) (절연체의 유전율 V) x (거리 d) (커패시턴스 C) = …. (단면적 A)

21 동전기적 특성 전류 → 자속생성(자기적 특성) : 전자석의 원리

22 인덕턴스 : 전류가 흐르면 자속 생성 성질 → 장치 : 인덕터 (자속그릇) (자속) = (인덕턴스) x (전류)
성질 → 장치 : 인덕터 (자속그릇) (자속) = (인덕턴스) x (전류) 인덕턴스는 저장용으로 사용이 거의 불가능(초전도체 사용시 가능)

23 1-12 전기의 역사 고대 그리스 12C~13C 탈레스(Thales, BC 600년 경) 마그네스(Magnes )
호박(amber)에서 마찰 전기 발견 마그네스(Magnes ) 천연 영구 자석 발견 Magnetite 12C~13C 낵엄(Alexander Neckham, 1186) 자기의 이용에 대해 처음 기록 마리쿠르(Pierre de Maricourt, 1269) 천연자석을 이용한 영구 운동 기계 제작 나침반에 대해서 기술, 자석의 극 명명 자기 에너지를 기계적 에너지로 변환시킬 수 있음을 제시

24 16C 17C 코페르니쿠스(Nicolaus Copernicus, 1543) :지동설 주장
바우어(George Bauer, 1544) :호박의 마찰 전기 대해 정리 카르다노(Girolamo Cardano, 1551) : 자기와 전기가 다름을 구분 17C 길버트(William Gilbert, 1600) 지구가 자석임을 발견, electric 이라는 말을 처음 사용 De Magnet 출간 브라운(Sir Thomas Browne, 1646) : Electricity를 처음 사용 게리케(Otto von Guericke, 1672) :정전기 발생기 제작

25 18C 혹스비(Francis Hauksbee, 1709) : 마찰전기 발생기 제작
그레이(Stephen Gray) : 사람 몸이 도체임 발견(1730) 도체를 통해 전기가 유도됨을 증명(1732) 빈클러(Johann H Winckler, 1733) 전기 발생 기구 제작 보제(George M Bose, 1738) 유리에서 발생된 전기를 도체로 유도하는 방법 소개 폰 클라이스트, 반 무스켄브레크 (1745) : 라이든 병(Leyden jar) 개발 플랭클린(Benjamin Franklin, 1746) 양전기와 음전기로 전기 구분, 피뢰침 발명 쿨롱(Charles Augustin de Coulomb, 1785) : Coulomb’s law 정립 볼타(Alessandro Volta, 1792) : 볼타(Voltaic) 전지 제작

26 19C 외르스테드(Hans Christian Oersted, 1820) : 전류와 자기가 밀접한 관계에 있음을 발견
암페어(A. M. Ampere, 1820) : 전류 측정장치 개발, 암페어 법칙 옴(Georg Simon Ohm, 1827) : 옴 법칙 정립 다니엘(John Frederic Daniell, 1836) : 다니엘 전지 제작 패러데이(Michael Faraday) : 전자유도 법칙 발견(1831), 유도코일 제작(1842) 헨리(Joseph Henry, 1842) : 라이든 병 방전 시 진동현상 시사 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1864) : 전자파 존재 제시 퀴리 형제(Pieere Curie, Jacques, 1880) : 압전 효과 발견 헤르츠(Heinrich Hertz, 1886) : 진동전류 발생 방법 제시 테슬라(Nikola Tesla, 1886) : 고주파 전류 발생 장치 고안

27 20C 우리나라 헐(AW Hull, 1920) 1882년 에디슨 전등회사와 설치계약 1898년 한성전기회사 설립
자전관(magnetron) 발명 극초단파 우리나라 1882년 에디슨 전등회사와 설치계약 1898년 한성전기회사 설립