전기의 기본 3-A <전기전자기술 발표자료> 전유경 정지은

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1 전기의 기본 3-A <전기전자기술 발표자료> 200703157 전유경 200703163 정지은
박유진 전유경 정지은

2 전기의 기본 쿨롱의 법칙은 전자기학의 대법칙 전계(電界)라는 것은 힘 전위란 에너지이다 전지의 순수발생 전압 “기전력”
전기적 모든 수량의 단위 정의

3 쿨롱의 법칙이란? 2개의 전하 사이에 움직이는 힘의 크기는 전하 사이의 거리의 2제곱에 반비례하고, 2개의 전하의 전기량의 수량에 따라 비례한다. * 쿨롱: 전하 사이의 척력과 인력을 법칙에 의하여 명확하게 밝혀냄. 전기를 일정 분량으로 취급하는 것을 가능하게 함

4 쿨롱의 법칙이란? “거리의 2제곱에 반비례한다.”
=거리가 멀면 멀어질수록 약해지고, 거리가 가까우면 가까울수록 급속하게 힘이 강해진다.

5 쿨롱의 법칙이란? k는 비례상수, 전하량의 힘은 F, 전하의 전기량은 , 전하량의 거리r을 어떤 단위로 나타내는가에 따라 정해진다.

6 쿨롱의 법칙의 예 ex) 진공에서 1m만큼 떨어져 있는 같은 전하량을 가진 두 전하가 의 힘을 미치고 있을 때 이 전하들이 가진 전기량을 1 쿨롱(C)이라고 하고 이것을 전기량의 단위로 사용한다. 이렇게 하면 비례상수는 이 된다.

7 참고 1C=1A의 전류가 1초 동안에 흐른 전하량 1A는 1초 동안에 개의 전자가 도선의 한 단면을 통과할 때의 전류의 세기이다. 따라서 전자 1개가 가지는 전하량은 이다. 이것은 전하량의 최소 단위(e)로 물체들은 전자의 전하량의 정수배만큼 전하량을 갖는다.

8 자기의 쿨롱 법칙 2가지의 자극 사이에 작용하는 힘에 관해서도
“2개의 자극 사이에 작용하는 힘의 크기는 자기 사이의 거리의 2제곱에 반비례하고, 2개의 자기 세기의 수량에 따라 비례한다.”가 성립한다.

9 전계(電界)와 전위(電位)란? 1. 전계라는 것은 힘 * 전계 = 전장(電場)
눈에는 보이지 않지만 어떠한 힘이 미치고 있는 장소 쿨롱의 힘이 미치고 있는 장소 힘은 크기와 방향을 가진 벡터이다. → 따라서 전계도 벡터다.

10 전기력선 ㉠전기력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝난다.
*전기력선: 힘이 미치고 있는 상태를 눈에 보이는 궤적으로서 나타낸 가상적인 선 전기장 내에 단위 양전하를 놓고 전하에 작용하는 힘의 방향으로 전하를 조금씩 움직여 갈 때 그려지는 직선이나 곡선을 전기력선이라고 한다. ㉡전기력선은 도중에 만나거나 끊어지지 않는다. ㉢전기력선에서 그은 접선의 방향은 그 점에서의 전기장의 방향이다. ㉣전기장의 세기는 전기력선에 수직한 단면을 지나는 전기력선의 수로 나타낼 수 있다.

11 전기력선 전기력선이 밀하게 나타나는 곳은 전기장의 세기가 크고, 전기력선이 소하게 나타나는 곳은 전기장의 세기가 작다.
즉, 전기장의 세기는 전기력선의 밀도에 비례한다.

12 전기력선 → 전하의 플러스와 마이너스의 전하량에 의하여 전기력선의 형태가 바뀐다.

13 전기력선 *점전하: 전하가 공간의 한 곳에 집중한 것

14 전위란 ? 위 그림처럼 위치에너지가 있는 물체를 낙하시키면, 중력은 위치에너지가 큰 물체 즉, 높은 위치에 있는 물체에 더 큰일을 한다. (낙하 에너지가 크다.) B물체가 위치에너지를 더 많이 모아둘 수 있기 때문!

15 전위란 ? 전계 내에 존재하는 전하를 쿨롱의 힘에 거슬러서 점 A로부터 점 B로 이동시킬 때에도 힘이 필요하다. 이 힘도 위치 에너지로서, 전하를 모아둘 수 있다. B쪽이 A쪽보다 더 많은 에너지를 모아둘 수 있는 것!

16 전위란? 단위 양전하가 갖는 전기적 위치에너지 전기적 위치에너지를 전하량으로 나눈 값
→ 양전하인 경우 전기적 위치에너지가 큰 점이 전위가 높은 점이며, 음전하인 경우는 반대로 전기적 위치에너지가 큰 점이 전위가 낮은 점이 됩니다. 그리고 전기장의 방향은 항상 전위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 향한다.

17 기전력 도체(導體)의 내부에 전위차를 생기게 해서, 그 사이에 전하를 이동시켜 전류를 통하게 하는 원동력이 되는 것. 회로를 열었을 때의 단자 사이의 전위차로 정의 실제 기전력장치 내부저항이 존재하는 장치로서 기전력장치가 회로에 연결되어 있지 않을 때는 전하의 흐름이 없으므로 양끝의 퍼텐셜차는 기전력과 같다. 그러나 전류가 흐르게 되면 양끝의 퍼텐셜차가 기전력과 달라진다. 이상적인 기전력 장치 내부저항이 없는 장치로서 기전력장치의 양끝 사이의 퍼텐셜차가 기전력이다. Ex) 기전력이 1.5V인 전지의 양끝에는 1.5V의 퍼텐셜차가 있다.

18 전기단위 ①기본 단위 : 길이, 질량, 및 시간 물리적 양을 수량적으로 표시하려면 측정하려는 양과 종류가 같은 어떤 비교 기준이 되는 양이 필요한데, 이 비교 기준을 단위라 부른다. ②유도 단위 : 기본단위로부터 이론적으로 유도된 단위. Ex)면적 ③CGS 단위계 : 길이, 질량 및 시간을 각각 [cm], [g] 및 [s]로 하는 단위계 ④MKS 단위계 : 길이, 질량 및 시간을 각각 [m], [kg] 및 [s]로 하는 단위계. 전기공학에서 주로 사용

19 MKS단위의 예 양 단위명 기호 길이 미터 m 전력 와트 W 질량 킬로그램 kg 전기량 쿨롬 C 시간 초 s 저항 옴 Ω 힘
뉴턴 N 정전 용량 패럿 F 일 줄 J 인덕턴스 헨리 H 전류 암페어 A 자기량 웨버 Wb 전압 볼트 V 기자력 암페어회수 AT  MKS단위계의 국제 표준인 SI단위계를 사용하는 것이 일반적이다.

20 전류의 단위 1948년 국제도량형총회는 “진공 중에서 1m 간격으로 평행하게 놓인, 무한히 작은 원형 단면적을 갖는 무한히 긴 두 직선 도체에 각각 흘러서, 도체의 길이 1m마다 2 x 10-7 N의 힘을 미치는 일정한 전류로 한다.”라고 정의. 1960년의 총회에서 이것을 국제단위계의 기본단위로 결정하였다. 이 명칭은 프랑스의 물리학자 A.M. 앙페르의 이름을 딴 것이다. A(암페어) "1초당 1C(쿨롱)의 전기량이 이동할 때를 1A(암페어)라 한다."

21 전하량의 단위 C(쿨롱) 1암페어의 전류가 t초 동안 흐른 경우의 전기량 Q는 : Q=It
진공에서 1m 떨어진 거리에 있는 같은 전하량의 두 전하 사이에서 9.0 x 10-9 N의 힘이 미치고 있을 때 두 전하의 전하량을 1C (쿨롱)이라 정하고 이를 전하량의 기본 단위로 사용한다. 이 전하량은 전하를 띤 물체 사이에 작용하는 힘과 자극 간에 작용하는 힘을 측정함으로써 쿨롱의 법칙을 발견한 쿨롱의 이름에서 연유되었다. C(쿨롱) "1암페어의 전류가 1초 동안 흐를 때, 1쿨로의 전기량이 이동한다고 한다."

22 저항의 단위 옴(Ω) R=V/I 전류가 흐를 때, 1A 당 1V의 전위 하강이 있을 때를 1 Ω 의 저항이 있다고 한다.
이 정의는 국제도량형총회의 결의에 의해 1948년 이후 채택된 절대 옴이며, 온도 0 ℃ 에서 질량 g, 길이 cm인 고른 단면의 수은주가 지닌 길이 방향의 저항을 1Ω 으로 하는 국제 옴이 있다. 국제 옴은 전기측정법에 의해 1908년 국제전기표준회의에서 채택된 것이다. 옴이라는 단위명은 전압, 전류, 저항과의 관계(옴의 법칙)를 밝힌 독일의 물리학자 옴에서 연유되었다. 옴(Ω) 기전력이 존재하지 않는 도체의 두 점 사이에 1V의 전압을 주었을 때, 1A의 전류가 흐르는 두 점 사이의 저항을 말한다.

23 전력과 전압의 단위 전력의 단위 : W(와트) 전압의 단위 : V(볼트)
1초당 1줄의 일을 하는 능력(에너지), 1초당 1줄의 일을 할 때 W=J/t (1J=물체를 1뉴턴의 힘으로 1m움직일 때에 하는 일) 1W = 1J/s = 107erg/s 전압의 단위 : V(볼트) 1A의 불변전류가 흐르는 도체의 두 점 사이에서 소비되는 전력이 1W일 때 그 두 점 사이의 전압 및 이에 상당하는 기전력을 말한다. V=W/I (1쿨롱 당 1줄의 일을 하는 능력) 1V=1W/A

24 관련사이트 및 참고자료