전기의 저항

1)전기저항

실험을 통해 전압 V를 변화시키면서 전류 I를 측정하면 도선에 흐르는 전류 I는 도선 양 끝에 걸어준 전압 V에 비례한다는 것을 알 수 있다.
이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

여기서 는 비례상수로 I-V 그래프의 기울기와 같고, 도선의 성질에 따라 다르다.
이는 도선의 종류, 굵기, 길이, 온도 등에 따라 도선 내에서 자유 전자의 흐름을 방해하는 정도가 다름을 나타내고 있다.
이와 같이, 전류의 흐름을 방해하는 것을 전기 저항이라고 한다.

여러 실험을 해 본 결과 비례상수 는 전기저항 R에 에 비례함을 알았다.
즉, 다음과 같은 관계가 성립한다.

이러한 관계를 옴의 법칙이라고 한다.

전기 저항의 단위로는 Ω(옴)을 사용하며, 도선의 양 끝에 1V의 전압을 걸었을 때 1A의 전류가 흐르는 도선의 전기 저항을 1Ω 이라고 한다.
옴의 법칙은 전류 I가 저항이 R인 도선의 A점에서 B점으로 흐를 때 B점이 A점보다 전압이 만큼 낮다는 것을 뜻한다.
이러한 현상을 저항 R에 의한 전압 강하라고 한다.
즉 저항의 양 끝 A와 B의 전위차를 V라고 하면 다음과 같은 관계가 나타낸다.

2)비저항

도선에 흐르는 전류의 세기는 도선을 이루는 물질의 종류에 따라 다르며, 같은 종류의 도선이라도 도선의 단면적이 넓을수록 단위 시간에 그 단면을 지나는 자유 전자의 수가 많아지므로 굵기가 굵은면 전류가 잘 흐르고, 도선의 길이가 길수록 자유 전자가 원자들과 충돌하는 횟수가 많아지므로 길이가 길면 전류가 잘 흐르지 못한다.

다시 말해,도선의 전기 저항 R은 도선의 단면적 S에 반비례하므로, 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, 는 도선을 이루는 물질의 종류에 따라 정해지는 값으로 물질의 비저항이라고 하며, 그 단위는 이다.

비저항의 값은 도체의 모양이나 길이에 관계 없이 도선을 이루는 물질에 따라 그 값이 달라진다.
즉, 어떤 물질의 길이가 1m이고, 단면적이 인 전기 저항을 그 물질의 비저항이라고 한다.

3)온도에 따른 전기 저항의 변화

도선을 구성하고 있는 많은 원자들은 온도가 올라가면 진동이 활발해진다.
그러면 도선을 지나가는 자유 전자들이 원자들과의 충돌 횟수가 많아질 것이다.
즉, 자유 전자의 흐름이 온도가 올라감에 따라 크게 방해를 받게 된다.
따라서, 전기 저항이 커지게 된다.

온도가 높아지면 전기 저항의 값은 일정한 비율로 커지는데 그 비율은 물질에 따라 다르다.
0℃일 때 어떤 도선의 전기 저항의 값이 라고 하면 t℃일 때 전기 저항 R은 다음과 같다.

는 전기 저항의 온도 계수이다.
만약에 우리가 온도 계수를 아는 물질이 있다면 저항을 측정하여 온도를 알 수 있다.
이 원리를 이용하여 만든 온도계를 저항 온도계라고 한다.

정 리

1. 옴의 법칙 ()

2. 도선의 전기 저항 R은 도선의 단면적 S에 반비례한다.

()

<출처:네이버오픈백과>