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전류 |
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전류를 흐르게 하는 원동력이 되는 전원의 능력을 기전력(起電力), 전류가 흐르는 통로를 전기회로, 전류에 의하여 에너지를 공급받는 장치를 부하(負荷)라 한다. 전류의 세기는 도선(導線)의 임의의 단면적을 1s 동안 1C(쿨롬)의 정전하(靜電荷)가 통과할 때의 값을 단위로 하여 1A(암페어)라 하며, 정전하의 이동방향을 전류의 양(陽)의 방향으로 정한다.
도선 내의 전류는 자유전하에 의해 이루어지고, 도선 내에서는 전류와 반대방향으로 자유전자가 이동한다. 즉, 1A의 전류가 흐르는 도선에는 1초마다 약 6.25×1018개의 자유전자가 이동하고 있다. 전류에는 이와 같이 도선 내의 자유전자가 이동할 때 생기는 전도전류(傳導電流)와 전하를 가진 물체인 하전체 자체가 액체 또는 기체 속을 이동하는 대류전류(對流電流) 및 절연공간을 흐르는 변위전류(變位電流) 등의 세 가지 형태가 있다.
한편, 도선을 흐르는 전류에는 그 크기 및 방향이 변하지 않는 직류(直流)와 크기와 방향이 시간과 더불어 변하는 교류(交流)가 있으며, 사인파교류[正弦波交流]인 경우 전류의 세기는 1주기간의 제곱평균값인 실효값으로 표시한다. 즉, 교류전류의 최대값이 Im일 때 실효값 I는
I=Im/√2 =0.707 Im(A)
이다. 전류는 전원에서 공급받은 퍼텐셜에너지를 부하로 전달해 주는 작용을 하는데, 이 과정에서 발생되는 중요한 현상으로 발열작용·자기작용 및 화학작용을 들 수 있다.
전류의 발열작용은, 전류가 지나는 도선 내에서 자유전자가 도선 내의 원자 또는 전자와 충돌하여 열(줄열)을 발생하는 현상을 말한다. 이때 열은
H=0.24 I2R=0.24 V2/R (cal/s)
로 표시되며, 이 관계를 줄의 법칙(Joules law)이라 한다. 여기서 R(Ω)는 도선의 전기저항, I(A)는 전류의 실효값, V (V)는 도선의 양끝에 가해진 전압의 실효값이다. 이 열은 백열전구·전기밥솥·전기다리미·전기저항로 등에 이용되지만, 일반 전기기기에서는 이 열의 발생으로 전력의 손실을 가져오며, 기기 내의 절연성이 떨어지는 원인이 되기도 한다. 따라서 각종 배선에서는 이로 인한 사고의 방지를 위해 전선의 지름 및 피복 종류에 따른 안전한 상태를 나타내는 안전전류 또는 허용전류를 규정하고 있다.
전류의 자기작용은 전류 주위에 자기장이 발생하는 현상으로, 이들 사이에는 전류와 자기장의 상호방향을 정하는 앙페르의 오른손법칙, 전류에 의한 자기장의 세기를 정하는 비오-사바르의 법칙, 자기장 내의 전류도선에 작용하는 힘을 결정하는 플레밍의 왼손법칙 등이 있다. 이들 원리는 전동기, 전자석, 전류계 등의 계측기, 자기부상고속철도 등 전기에너기를 역학적 에너지로 변환하는 장치에 활용된다. 특히 평행도선 사이에 작용하는 힘
F=2I1I2/d×10-7 (N/m)
의 관계는 전류의 국제단위 1A를 정하는 원기로 이용되고 있다. 전류의 화학작용은 전해질용액에 전류를 흘렸을 때 용액이 화학분해를 일으키는 현상을 말한다.
예를 들면 물에 전류를 흐르게 하면 음극에 수소, 양극에 산소가 발생하는데, 이 경우의 분해를 전기분해라 하며, 이 때 발생하는 물질의 양과 통과한 전류 사이에는 전기분해에 관한 패러데이의 법칙이 성립한다. 반대로 건전지·축전지 등과 같이 화학분해작용을 이용하여 전기에너지를 발생시켜 전류를 생기게 하는 현상도 있다. 출처 네이버 자료 |
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