2단원 - 전압, 전류, 저항(2)

전압과 전류에 대한 포스팅을 게시글에 있으니까, 확인해보세요^^

2023.04.01 - [중등과학문제풀이/중2 과학 이론] - 중2 전류, 전압, 저항(1)

중2 전류, 전압, 저항(1)

오늘은 저항에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

- 저항(전기 저항) -

- 저항 -

저항이란 전류의 흐름을 방해하는 정도이다. 단위는 Ω(옴)을 사용하고, 기호로는 R이라고 한다.

 

- 저항은 왜 생기는가? -

저항이 왜 생길까요?

전류는 전하의 흐름이라고 했죠. 이때 전하는 음전하인 전자이죠~~ 이런 전자(자유전자)들이 도선속에서 이동을 할 때 원자와 충돌하기 때문에 저항이 생깁니다.

전자들이 이동할 때 원자와 충돌하면서 저항이 생긴다. - 비상교육 참조

 

우리가 직접 도선속을 본다고 해도 위 그림처럼 볼 수가 없죠? 그래서 저항을 경사면에서 내려오는 구슬에 많이 비유합니다.

전기저항을 비유하는 그림 - 비상교육 참조

그림에서 구슬이 이동하죠. 그래서 구슬이 전자이고, 못은 고정되어 있죠? 못은 원자입니다. 그리고 경사면이 급하면 구슬이 빨리 이동하겠네요?? 경사면의 기울기는 전압이예요^^

구슬	전자
못	원자
경사면의 기울기	전압

- 저항에 영향을 주는 요인 -

- 물질 종류에 따른 전기 저항 -

1) 도체 : 도체는 자유전자가 많아서 전기가 통하는 물질을 말하죠~~ 전기가 잘 통한다는 것은 전류의 흐름을 방해하는 것이 적다는 뜻이네요. 그럼, 저항은 작죠^^ 구리, 철, 알루미늄등 금속물질

2) 부도체(절연체) : 부도체는 자유전자가 거의 없어서 전기가 잘 안 통하는 물질입니다. 그럼, 저항이 어떻게 될까요? 크다고 봐야 겠죠?? 유리, 종이, 나무 같은 물질~~

 

- 도선의 길이와 단면적(굵기)에 따른 전기 저항 -

같은 물질이면 저항이 같아야 하지만, 물질의 길이와 단면적에 따라서 저항값이 달라질 수 있습니다.

 

1) 도선의 길이와 저항(단면적이 같다는 조건)

지하철 타기 전에 개찰구를 빠져 나오잖아요~~ 근데, 개찰구가 앞뒤로 여러개라면 어떻게 될까요??

 

개찰구가 위쪽이 적은 곳이고, 아래쪽은 많은 곳이예요. - 비상교육 참조

개찰구가 많으면 그만큼 사람들이 빠져나오는 것이 어렵겠죠? 도선도 길이가 길수록 원자들이 많이 있으니까 전자들이 이동하기 힘들겠죠. 따라서 도선의 길이가 길면 저항은 커집니다.

예를 들면, 

저항과 길이 문제 -비상교육 참조

그림에서 B의 저항는 A의 저항의 몇배일까요? 단면적은 같은데, 길이가 2배가 되므로 저항도 2배가 됩니다.

 

2) 도선의 단면적과 저항(길이가 같다는 조건)

단면적이 크면 저항은 어떻게 될까요? 개찰구가 한개만 설치된 곳과 여러개가 설치된 곳을 지나갈 때 여러분은 어느쪽이 더 빨리 지나갈 수 있나요???

위쪽에는 개찰구가 한개이고, 아래쪽은 개찰구가 많은 쪽입니다. - 비상교육 참조

단면적이 커지면 많은 전자들이 쉽게 이동할 수 있죠? 그러면 저항은 작아지네요.. 이해가 되시나요??

예를 들면, 

저항과 단면적 문제 - 비상교육참조

그림에서 B의 저항은 A의 저항의 몇배일까요? 길이는 같은데, B의 단면적이 A의 2배이죠, 그럼 저항은 단면적에 반비례 하므로, B의 저항은 A의 1/2배가 됩니다. 

 

따라서 정리를 하자면 저항은 도선 길이에는 비례하지만, 단면적(굵기)에는 반비례한다는 것이죠^^

정리를 식으로 표현하면 이렇게 됩니다.

다른 예로, 도선을 균일할게 잡아당겼다면 저항은 어떻게 될까요??

저항을 균일하게 잡아당긴다 - 비상교육 참조

 

그림에서 왼쪽에 있는 도선을 균일하게 2배 잡아당겼다면 저항은 어떻게 될까? 그림을 보시면 균일하게 잡아당기므로 길이가 2배가 되죠, 그런데 단면적은 반으로 줄어들게 됩니다. 그럼, 저항의 값은 길이가 2배 되므로 저항은 처음보다 2배가 되고, 단면적이 반으로 줄어들었기 때문에 저항은 또 2배 증가합니다. 따라서 처음 저항보다 4배가 커지게 됩니다.

- 옴의 법칙 -

- 옴의 법칙 -

옴의 법칙이란 전류의 세기는 전압에 비례하고, 저항에는 반비례한다는 것이다. 

전류라는 것은 전하의 흐름이죠. 이런 전하가 흐르게 하는 능력이 전압이고요~~ 그럼, 전압이 증가하면 전하가 흐르게 하는 능력이 증가하므로 전류는 증가하죠~~ 따라서 전압과 전류는 비례^^

저항은 전류의 흐름을 방해하는 것이잖아요. 그럼, 저항이 커지면 전류는 작아지죠. 따라서 전류와 저항은 반비례이네요.

이런 전압, 전류, 저항의 관계를 옴의 법칙이라고 합니다.

옴의 법칙

옴의 법칙을 모르면 저항의 연결에서 많이 힘들어요^^ 반드시 알고 있어야 합니다.^^

 

전압과 전류, 전압과 저항, 전류와 저항의 관계를 그래프로 나타나면 다음과 같아요^^

전류와 전압, 전류와 저항, 전압과 저항의 관계 그래프 - 비상교육 참조

 

아래 그래프를 보면 전류와 전압의 관계 그래프이네요. 기울기는 전류/전압으로 저항의 역수을 의미하죠. 저항은 전압/전류이고, 그래프에서 기울기는 전류/전압이므로 그래프에서 기울기는 바로 저항의 역수값이 됩니다. 따라서 빨간색과 파란색의 기울기를 비교하면 빨간색이 크지만, 저항값은 작죠. 왜? 기울기가 저항의 역수이니까요~~~ 

그래프 가록축과 세로푹이 무엇인지 잘 보고 문제를 풀기를 바래요^^

 

이상 전압, 전류, 저항 두 번째 포스팅이었습니다. 다음 시간에는 저항의 연결하는 방법에 대해서 포스팅할께요^^

 

오늘도 수고하셨습니다^^

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