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​ 기전력(electromotive force, emf): 전기적 현상을 일으키는 ‘전위차’ ⇒ 직류회로에서 전지의 전위차(기전력)는 (비교적) 일정하다. → 그러므로 회로에 흐르는 전류의 방향과 크기도 일정하다. 전자·전기회로에서 전지(battery, cell)는 기전력의 원천이다. 전지의 기전력은 ε로 표현하며 전지 양단에 공급할 수 있는 최대의 전압을 뜻한다. ​ 전지의 기전력 전지(battery): 건전지, 전지는 전기에너지를 전기화학적으로 저장한 에너지 변환 장치이다. 오늘날의 전지는 1800년 밀라노 공국 출신 이탈리아의 물리학자 알레산드로 볼타(Alessandro Volta, 1745-1827)가 발명한 볼타 전지를 기반으로 한다. 전지의 구성요소[그림 1] 전극(electrode): 산화·..

회로(circuit): 전기적 성질을 갖는 소자, 디바이스, 도선의 조합 [출처: 컴퓨터인터넷IT용어사전, "회로"] 전기회로(electric circuit): 전류가 흐르는 도선 길 전자회로(electronic circuit): 회로소자(다이오드, 트랜지스터 등)를 이용하여 각종 연산(증폭, 발진, 스위칭 등)을 수행하는 회로 회로도(circuit diagram): 전기회로의 연결방식과 소자들을 단순화시킨 그림표현 회로기호(circuit symbols)[그림 1]: 회로도에 소자들을 표현하기 위해 간략화한 기호 그림 회로의 여러가지 특징 전자회로의 소자들로 전지, 저항기 및 축적기 등을 가질 수 있다. ⇒ 형태에 따라 다른 물리량 크기를 가진다. 회로는 고립계의 에너지 보존의 법칙과 전하량 보존의 법칙..

응력(stress): 변형력, 물체가 어떤 방식으로 힘을 받느냐에 관한 정량적 물리량으로, 물체의 한 요소가 그 주위 요소로 부터 어떤 식으로 힘을 받는 지가 관심사임 기호로는 σ로 표기하며, (공학적) 단위는 kgf/mm^2 또는 kgf/cm^2이다. 만약 외력에 저항하는 내력이 단면에 균일하게 작용한다 가정할 때, 그 총합은 외력과 같으며, 이때의 단위면적 당 내력을 응력으로 정의한다. 응력은 하중을 가하는 방향에 따라 다양하게 분류된다. ⇒ 압축 응력, 인장 응력, 굽힘 응력, 전단 응력 등 하중이 가해지는 '상태'에 따라서도 분류된다. ⇒ 열응력 ​ 열응력 Thermal Stress 열응력(열변형력, 열적 변형력, 인장 변형력, thermal stress): [그림 1]과 같이 막대의 양 끝에 수..

초전도체(superconductor): 임계 온도 T_c 이하에서 저항이 0이 되는 금속 및 화합물 초전도 현상(superconductivity): 임계 온도 T_c 이하에서 저항이 0이 되는 현상, 초저온의 금속, 합금(alloy), 반도체, 유기화합물 등에서 전기저항이 사라진다. 1911년, 네덜란드의 물리학자 오네스(Heike Kamerlingh-Onnes, 1853~1926)가 수은으로부터 저항이 0이 근사하는 금속의 임계온도(critical temperature)를 발견했다. T_c가 약 4.2-4.15[K]인 온도에서 수은의 비저항 값이 4×10^-25[Ω·m]로 측정[그림 1]되었다. ⇒ 구리도선에 비해 값이 약 10^17배나 작다. 초전도의 특성을 지닌 전선에서 전류는 전원의 공급없이 계속..

회로 속 물체를 통과하여 흐르는 전류의 세기는 물체의 전기(회로) 저항에 의해 결정된다. 그리고 이 저항에 영향을 주는 요소는 크게 두 가지로 나뉜다. [출처: 네이버캐스트, "전기저항과 온도"] 전하를 운반하는 입자의 밀도 전하를 운반하는 입자의 유동성 ​ 전자나 이온, 정공과 같이 운반자의 입자 밀도가 클수록 전류가 잘 흐른다. ⇒ 회로 저항 식에 따라 저항은 반비례하게 나타난다. ​ 전하 유동성 전하를 운반하는 입자의 유동성을 제한하는 요소로는 (1)결정 구조와 (2)원자들의 진동운동, 그리고 (3)온도 등을 들 수 있다. 특히 온도의 경우, 금속과 같은 도체에서 온도가 올라가면 저항이 증가한다. ​ 온도에 따른 비저항 ​ ■ 의미: 100도씨 범위 내의 도체의 비저항 식은 온도에 따라 거의 선형으..

전류밀도와 전도도 Current Density and Conductivity [전자기학_15. 전류]에서 배운 전류밀도(current density)의 개념을 전도도로 확장할 수 있다. 전류밀도란, 단위 넓이 당 흐른 전류로 단위는 [A/m^2]이다. J=I/A 식은 전류밀도가 균일하고, 도선 단면의 넓이가 전류의 방향에 대해 수직한 경우에만 성립한다. ​ 전류밀도는 nqv_d로도 표현가능한데, 만약 전하 운반자의 평균적인 이동 방향을 설정하면, 유동속력을 유동속도(drift velocity)로도 고려할 수 있으며, 이는 (벡터 v_d)로 표현해 전류밀도를 벡터량으로 취급할 수 있다. ​​ 물리량 벡터 J: 벡터전류밀도 벡터 v: 유동속도 q: 입자 당 전하량 n: N/V, 부피 당 입자의 개수 ​ 만약..

​ 전류(electric current) 대전된 (+)전하의 흐름으로 정의되는 물리량 전류의 본질은 전자의 흐름이다. 어떤 단면을 통과하는 전하의 시간 당 흐름률[그림 1] 평균전류 | Average Current ■ 의미: 단위 시간 Δt당 단면 A를 통과한 전하량 ΔQ 전하의 흐름률이 시간에 따라 변한다면, 순간 전류 I는 Δt가 0으로 근접할 때의 평균 전류의 극한으로 정의할 수 있다. ​ 순간전류 | Instantaneous Current $I=\frac{dQ}{dt}$I=dQdt​​ ■ 전류의 단위는 암페어(ampere)이고, 정의는 다음과 같다. ​ 1암페어의 전류란, 1쿨롱의 전하가 단면 A를 1초 동안 통과한 것과 같다. ​ 어떠한 지점을 t시간 동안 통과한 총 전하량 Q는 다음과 같이 계..

미국의 물리학자 밀리컨(Robert Millikan, 1868~1953)은 1909년부터 1913년까지 전자가 가지는 기본 전하량의 크기 e를 측정하는 실험(기름방울 실험, oil-drop experiment)을 수행하여 전자의 전하량이 양자화되었음을 증명했다. 그의 지도학생이었던 미국의 물리학자 하비 플레쳐(Harvey Fletcher, 1884-1981)는 자신의 사후 1년 뒤, 기름방울 실험에 대한 '비망록'을 남겼는데, (1)기름방울 실험은 사실 자신이 먼저 고안을 한 것이며, (2)밀리컨이 이 내용을 자신을 단독 저자 논문으로 게재하는 대신, 다른 논문을 단독 저자인 박사 논문으로 트레이드 했다고 전했다. 또한 수많은 실험 결과 중 자신에게 유리한 데이터만을 선별한 정황이 있다. 175개의 실험..

정전용량(capacitance): 전기용량, 커패시턴스, 유전물질(유전체)이 전하를 축적할 수 있는 능력 cf. 축전기(capacitor): 콘덴서, 전기회로 상 전기를 모으고, 방출하기 위해 사용하는 소자[그림 1] 전기회로에서 전기 에너지는 축전기가, 자기 에너지는 인덕터가 저장한다. 전기회로(electrical network): 회로(circuit), 전류가 흐를 수 있도록 전지, 도선, 스위치 등을 연결한 통로, 전류의 순환회로 소자(element): 전자 회로에서 구성요소가 되는 낱낱의 부품, 종류마다 독립된 고유기능을 가진다. e.g. 축전기, 저항기, 인덕터, 다이오드(diode; 저마늄과 실리콘으로 만들어져, 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 제어하는 반도체 소자), 트랜지스터(transis..

전위 복습[전자기학_10. 전위] 전위: EP, 전기장 내에 단위전하가 갖는 위치에너지, 스칼라량, 단위는 볼트[V]이다. 초기 위치에너지가 0일 때, 특정 지점에서의 전위는 V=U/q_0이다. 한편 두 점 사이의 전위차는 전위차(potential difference) 또는 전압(voltage)이라고도 부르는데, ΔV로 쓰며, 식은 다음과 같다. 단일 양전하가 만드는 전위와 퍼텐셜에너지 EP and Potential Energy due to a Point Charge 양전하 q가 만드는 전위를 구하기 위해, 전위차의 일반식인 두 점 사이의 전위차 식을 사용한다. 위의 식에서 A와 B는 임의의 두 지점으로, 이때 공간에서의 점전하에 의한 전기장 식은 아래를 따른다. 물리량 q: [그림 1]의 양(+)전하 ..