전기물리학.

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1 전기물리학

2 전기 전하를 가진 두 물체가 거리를 두고 작용하는 자연의 기본적인 힘
전자의 이동현상으로 기계적인 일이나 열로 변환 시킬 수 있는 에너지

3 물질 (matter) 질량과 부피를 가지고 있는 모든 것.
물질은 질량을 가지고 공간을 점유하고 있어 무게를 측정할 수 있으며 고체 (solid), 액체 (liquid), 기체 (gas)의 상태로 존재한다. 분자- 물질의 성질을 가지고 있는 최소단위 응력 분자를 서로 끌어당기는 힘 운동력 분자를 운동시키는 힘

4 물질과 전자이론 matter - molecule - atom : electron (-)
nucleus - proton (+) & neutron electron (-) 전자(-) 원자의 구조 원자핵 :양성자(+), 중성자

5 양성자 (proton) : 원소 (element)의 종류를 결정
원자번호 1번 1 양성자 - hydrogen 원자번호 6번 6 양성자 - carbon 중성자 (neutron) : 양성자와 함께 원자의 질량 (atomic mass, weight)수 결정 중성자+양성자 = 질량 질량비 중성자:양성자:전자 = 1:1:1/1837 전자 (electron) : 원자의 물리적 및 화학적 성질 결정소

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7 이온 (ion) + + + + + + 음이온 원자는 전기적으로 중성 양성자수=전자수
빛, 열, 전정장, 자기장, 마찰 등의 물리적, 화학적 자극으로 전자를 잃거나 얻게되어 전기적 성질이 변화되는 이온이된다. 음이온 + + + + + +

8 1) 음이온 (anion) – oxidation산화 (전자를 얻게됨)
acid radical - SO42-, NO3-, Cl- 수소를 제외하고 금속은 전자잃고 양이온 생성 2) 양이온 (cation) – reduction환원 (전자를 잃게됨) base, salt, alkaloid, metal

9 물질의 결합 1) 공유결합 (covalent bond) 2) 이온결합 (ionic bond)
3) 금속결합 (metalic bond)

10 X + Y X Y 공유결합 (covalent bond) 비금속-비금속
한 원자의 최외각에 있는 전자가 인접한 다른 원자의 최외각 전자의 위치에 존재하여 이루어진 결합 X + Y X Y

11 M+X M++X- MX 이온결합 (ionic bond) 비금속-금속
음이온과 양이온이 존재하면 이온의 전하사이에 정전기력이 작용하여 서로 결합을 하게되며 이와 같은 결합을 이온 결합 M+X M++X- MX 금속 비금속

12 금속결합 (metalic bond) 금속-금속 금속원자의 양이온들과 전자의 상호작용으로 결합

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14 전하 전하 (electric charge, Q) 대전된 물체가 가지고 있는 전기 또는 그 전기의 양
단위 : C (coulomb:쿨롱) 양성자(Proton)의 전하 = ＋1.6×10-19 C 전자(Electron)의 전하 = －1.6×10-19 C 중성: 양성자와 전자의 수가 같은 물체의 전하량을 0이다.

15 전하의 성질 물체는 전자를 얻거나 또는 잃음으로써 전하를 획득한다.
같은 종류의 전하 끼리 반발, 다른 종류의 전하끼리 끌어 당기는 특징 두 전하 사이의 전기력

16 전류 전자의 흐름 음전하를 갖는 전자가 양전하를 가진 물질 쪽으로 이동 하여 흐름 양극에서 음극으로 흐른다고 가정
전류 존재 조건 두점사이의 길 두점사이의 전위차

17 전기의 전도 1) 도체 (conductor) 도체 : 전자가 자유롭게 움직일 수 있는 물질
good conductor : 금속, 탄소, 흑연, 수용액,산, 젖은 나무 partial conductor : 종이, 알코올, 등유, 보통물, 젖은공기, 마른 나무 2) 절연체 (insulator) 유전체 (dielectric substance) 또는 부도체 (non-conductor)라고도 한다 비금속 고체 : 호박, 유리, 고무, 파라핀, 증류수, 마른 공기, 초자, 도자기 일부의 액체 : distilled water 중성 기체 : dry air

18 3) 반도체 (semiconductor)와 초전도체 (superconductor)
전기전도도가 도체와 부도체의 중간정도의 물질 반도체는 외부 환경에 따라 전류가 흐르거나 흐르지 않는다. 게르마늄, 실리콘, 황산동 어떤 금속이나 합금 및 화합물은 온도가 절대온도0도 에 가까워지면 저항을 상실- 초 전도체 - 알루미늄, 납, 황산동 게르마늄, 실리콘, 황산동

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21 전류 전자의 흐름 음전하를 갖는 전자가 양전하를 가진 물질 쪽으로 이동 하여 흐름 양극에서 음극으로 흐른다고 가정
전류 존재 조건 두점사이의 길 두점사이의 전위차

22 전류전도의 형태 전도전류 (conductive current) 도체를 따라 흐르는 전류를 전도전류라 한다.
이온화전류 (ionic curent) 액체, 전하를 띤 분자 기체 등에서 이온이동에 의한 전도 변위전류 (diaplacement current) 부도체(절연체, 비금속고체)에서 흐르는 미약한 전류 지속적으로 흐르는 전류가 아니고 전자가 궤도에서 변위되어 나타난다 예) 축전기의 판 사이에서 발생하는 전류

23 저항 (resistance) V= IR 전류의 흐름을 방해하는 저항작용
운동을 하는 전자가 정지해 있는 원자와 충돌하여 발생 하는 현상 도체의 저항에 영향을 주는 기본 요인: 도체의 종류, 도체의 단면적, 도체의 길이 V= IR

24 기전력 전기적으로 평형상태에서는 전압 없어지고 전류의 흐름이 정지
전류를 연속적으로 흘려주기 위해 연속적으로 전압을 만들어 주는 힘이 필요함 전압을 연속적으로 만들어주는 힘 축전지, 발전기, 끝에 존재하는 전위차

25 전력(P) 전력(P)은 1초당 1joule의 일을 하는 능력 저항이 적어야 일이 잘되고 높이 차이는 커야 한다. P= VI

26 물의 흐름과 전기의 흐름비교 전류 저항 전지(발전기) 전압 도선 수류(?) 하류, 해류 도관저항(쫄쫄) 펌프 수압 도관

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28 전류의 효과 열작용 : 직류, 교류 화학적작용 : 직류 전자기작용 : 직류, 교류

29 열효과 (thermal effect) 전류가 도체를 흐를 때 저항을 받아 전기에너지가 열에너지로 전환된다
전기에너지 -> 열에너지 고전압, 고주파 전류 사용- 심부투열치료기 ( 극초단파,단파)

30 화학적효과 (chemical effect)
일차반응 (primary reaction) 이온의 재분포 현상 염화나트륨 (NaCl)을 물에 녹이면 Na양이온과 Cl 음이온로 해리 전류를 흐르게 하면 일차 화학반응으로 H2O는 H 양이온과 OH 음이온으로 전리된다. Na+는 음극으로, Cl-는 양극으로 끌리게 된다.

31 화학적효과 (chemical effect)
이차반응 (secondary reaction) 전기치료 의용평류치료나, 이온도입치료에 응용

32 자기와 자기장 철 또는 강철의 작은 입자를 흡인하는 성질을 자기(Magnetism)이라 하고 이러한 성질을 가진 물질을 자석이라 함. 자석의 성질.. 자석은 어떤 물질을 흡인하는 성질이 있다. 자석은 남극과 북극이 있다. 같은극끼리는 척력, 다른극끼리는 인력 작용 자기유도 자기장 형성

33 전류와 자기장 자석이나 전류, 변화하는 전기장 등의 주위에 자기력이 작용하는 공간
같은 방향으로 전류가 흐르는 도선 사이에는 인력 작용 다른 방향으로 전류가 흐르는 두 도선 사이에는 척력 작용

34 전자기효과 (Electromagnetic effect)
접근되어 있는 회로내에 여러강도의 전류가 흐르면 교류가 회로내에 유도됨. 회로부근에 자석을 움직인다면 교류를 발생시킬 수 있음. 고주파 치료시 뿐 아니라 전극배치시 전자장의 집중현상이 일어남.

35 오른나사법칙 (right-hand rule)
도체를 오른손으로 잡고 엄지손가락이 전류의 방향을 가리키면 도체를 감싸는 나머지 손가락은 자기장과 같은 방향을 이룬다.

36 전류에 의해서 발생된 자기장의 세기 (B)는 전류 (I)에 비례하고 도체까지의 수직 거리 (r)에 반비례한다.
전류가 쎄면 쎄고.. 멀면 약하고..

37 전자기 유도 자기에 의해서 전류가 발생하여 코일속을 지나는 자속 (magnetic flux)이 변화함에 따라 코일에 기전력이 유도되는 현상을 전자기유도 (electromagnetic induction) 작용함. 이때의 기전력을 유도기전력 (induced emf) 유도기전력에 의한 전류를 유도전류 (induced current) 이러한 용도로 사용되는 코일을 유도기라 함.

38 코일에 전류를 통전시키면 그 코일자체의 주위에 자기장이 형성되어 유도 기전력이 발생. 전류의 반대방향으로 생김 (역기전력)
자기유도 코일에 전류를 통전시키면 그 코일자체의 주위에 자기장이 형성되어 유도 기전력이 발생. 전류의 반대방향으로 생김 (역기전력) 상호유도 코일에 흐르는 전류를 변화 시켰을 때, 인근 제 2 도체(다른 코일)도 유도기전력이 발생

39 맴돌이전류 강한 자기장 안에서 도체를 움직이거나 도체에 형성된 자기장을 빠르게 변화 시킬 때 전자기유도 효과에 의해 도체에서 소용돌이 형태의 전류가 발생한다. 주울 법칙에 의거하여 주울열을 발생한다. 고주파 투열 치료의 전자장 전계법 에서는 맴돌이 전류를 사용하여 열을 발생 시킨다.

40 전기용어와 단위 전하:물질 구성하고 기본입자의 물리량을 표현. 기본단위 쿨롱
전류:전위차가 있는 두 점 간의 도체를 흐르는 전자의 이동. 기본단위 Ampare 전압:두 점간의 전위차이. 단위는V 주파수: 교류전류의 위상이 양과 음으로 완전히 한쌍을 반복한 사이클이 1초동안에 나타난 수. 단위 Hz 기전력 :전지나 발전기와 같이 전원이 계속해서 전압을 만드는 힘. 단위는V 전력량:전기가 하는 일 단위는J 전력 : 1초간 일하는 전력량. 단위는 W 전기저항 : 전류가 통하기 힘든 상태를 나타내는 물리량. 단위는 Ohm 비저항:단위길이에 대한 물질의 전기저항 . 단위는 Ohm 정전용량 :콘덴서가 전하를 축적하는 크기. 단위는 패럿 (farad)Micro Farad 를 일반적으로 사용. 인덕턴스:코일에 전류가 흐를떄 전류의 흐름에 어떤 변화들에 반항하는 회로의 요소 .단위는 헨리(henry:H) 임피던스 :전기회로 내에서 교류전류가 흐를때 전류를 방해하는 정도를 나타내는 양 . 단위는 Ohm

41 문제 단위는? -전류 (암페어 ampere (I)) -저항 (옴 Ohm (R) ) -전압 (볼트 volt (V))
-전력 (와트 watt (P) -정전용량 (패럿 (farad)) 전압의 단위 1volt 란? 1Ohm 의 저항 을 통해서 1Ampere 의 전류를 운반하는데 필요한 기전력

42 전류와 전자의 흐름은? 전자는 음극에서 양극으로 전류는 양극에서 음극으로 흐른다. 전자의 설명 중 맞는 것은? 1.분자를 이루고 있는 기본단위이다. 2.원자의 구성요소로 양전기를 띠고 있다. 3.원자의 구성 요소로 중성자와 핵을 이루고 있다. 4.원자의 구성요소로 음전기를 띠고 있다. 5. 전자의 모임이 원자이다.

43 - Ohm 의 법칙이 옳지 않은 것은? 전류는 전압에 비례 2. 저항은 전류에 반비례 3. 전압도 저항에 비례 4. 전압이 커지면 전류도 커짐 5. 전압은 전류에 반비례 접근되어 있는 회로 내에 여러 강도의 전류가 흐르게 되면 교류가 회로 내에 유도된다 이때 흐르는 전류를 무엇이라 하며 이 법칙은 무엇이라 하는가? 유도전류- Faraday 법칙 - 직류를 물속에 통전하였을 때 음극과 양극에서 발생하는 물방울의 비율은? ①음극에서 양극보다 2배정도 더 많이 물방울이 발생. ②양극에서 음극보다 2배정도 더 많이 물방울이 발생. ③음극에서 양극보다 4배정도 더 많이 물방울이 발생. ④양극에서 음극보다 4배정도 더 많이 물방울이 발생. ⑤양극이나 음극 모두에서 물방울의 발생이 같다.

44 다음은 전류의 효과를 나타낸 것이다. 맞는 내용끼리 묶인 것은?
가. 전류의 효과에는 열효과, 화학적 효과, 전자기효과 가 있다. 나. 유도기전력의 크기는 자기장의 변화율과 도체의 인덕턴스에 영향을 받는다. 다. 코일속에 철심을 넣으면 인덕턴스가 증가한다. 라. 자기장의 세기는 도체까지의 수직거리에 비례하고 전류에 반비례한다. ①가,나,다 ②가,다 ③나,라 ④라 ⑤가,나,다,라 다음은 전류전도의 종류에 따른 분류한 것이다. 바르게 연결된 것은? 가. 전도전류 - 도체금속 나. 이온화 전류 - 금속, 고체 다. 변위전류 - 반도체, 부도체 라. 대류전류 - 액체, 기체 ① 가, 나, 다 ② 가, 다 ③ 나, 라 ④ 라 ⑤ 가, 나, 다, 라