27 - 27장. 전류와 저항 27-1,2,3 전하이동, 전류,...

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Unformatted text preview: 27장. 전류와 저항 27-1,2,3 전하이동, 전류, 전류밀도 1. 전하이동의 보기 벼락, 신경전류, 각종 전기제품에 흐르는 전류, 태양풍(solar wind), 우주(방사)선(cosmic rays) 2. 전하이동과 전류 사이의 관계 전하의 이동이 곧 전류는 아님; 전류는 알속전하의 이동을 뜻함. •전하는 이동하지만 전류가 없는 경우의 보기: 1) 구리도선 속의 자유전자: 무질서 열운동 2) 물의 흐름: 음,양 전하가 똑같이 흘러감 4. 전류의 정의 ≡ 단위시간(1초) 동안에 흘러가는 알짜 전하량 i= 5. 전류밀도 ≡ 단위 면적을 단위시간(1초) 동안에 지나가는 전하량, 방향은 전하의 이 동방향 J = ( n e) v 유통 ⇒ 방향 상쇄 ⇒ 부호 상쇄 dq dt 단위:[1 ampere = 1 A = 1 C/s] 6. 전류밀도와 전류 사이의 관계 i = ⌠ J⋅ d A ⌡ 27-4,5 저항과 비저항; 오옴의 법칙 1. 오옴(Ohm)의 법칙 1) 전류-전압 관계 i= () 1 V ; R ≡ 전기저항 [ 단위: ohm = Ω = V/A], R 2) 전류밀도-전기장 관계 J = σE = () 1 E; ρ σ ≡ 전도도 (conductivity) ρ ≡ 비저항 (resistivity, [Ω․m]) 2. 저항과 비저항 사이의 관계 1) 저항과 비저항의 차이 ▸비저항: ▸저항: 물질의 성질 (단위 길이, 단위 단면적의 물체의 성질) 물체의 성질 2) 둘 사이의 관계 오옴 법칙, 2가지 꼴: ① 전류∝전압 ② 전류밀도∝전기장 i= 1 ( R )V 1 J = ( )E ρ 그런데 i = J A, V = EL 이므로 JA = 따라서 1 ( R )EL ⇒ J= L 1 ( AR )E = ( ρ )E ∴R=ρ L (A) 3. 온도에 따른 저항의 변화 ρ - ρ 0 = ρ 0 α ( T - T 0 ); ≡ 비저항온도계수 표. 실온( 20 o C )에서의 물질의 비저항과 비저항온도계수 속성 은 금속 구리 알루미늄 철 실리콘(순수) 반도체 실리콘(n형) 실리콘(p형) 절연체 유리 녹은수정 재료 비저항 ( Ω⋅m) 1.62×10 2.75×10 9.68×10 2.5×10 2.8×10 ∼ 10 16 -8 비저항온도계수 ( K - 1) 4.3×10 - 3 4.4×10 6.5×10 -70.0 ×10 -3 -3 -3 1.69×10 - 8 -8 -8 3 8.7×10 - 4 -3 10 10 ∼ 10 14 27-6 비저항에 관한 미시적 설명 자유전자 모형 1. 금속의 전도전자(conduction electron) 그릇 속의 공기분자처럼 금속 안에서 열운동을 하며 자유로이 돌아다님. 2. 전기장을 걸어준 금속에서의 전도전자의 운동 제멋대로 운동( 유효)하면서 전기장의 반대방향(∵ )으로 천천히 이동( 유동) v 유효 ≈ 1.6×10 m/s v 유동 ≈ 4×10 -7 6 m/s - 13 ≈ ( 2.5 × 10 )v 유효 3. 전기장과 유동속도 사이의 관계 a= ⇒ F eE = m m eEτ m v 유동 = aτ = ( τ ≡ 평균 자유시간) 4. 오옴의 법칙 J 따라서 = nev 유동 = ( ne 2τ E = σE m ) 1 ne 2τ σ= = ρ m 표 본문제 27-2 문제: 구리 속 전도전자의 평균자유시간 τ 와 평균자유행로 λ ? 단 ρ 구리 = 1.69×10 -8 Ω⋅ m n 구리 = 8.47×10 28 m - 3 v 유효 = 1.6×10 m/s 풀이: 1) 평균자유시간 1 ne τ = ρ m τ = = m ne 2ρ 9.1×10 - 31 kg 28 -3 - 19 2 -8 ( 8.47 ×10 m )( 1.6 ×10 C ) (1.69 ×10 Ω⋅ m ) - 14 2 6 = 2.5×10 2) 평균자유행로 λ s = τv 유효 = ( 2.5 ×10 = 4.0×10 -8 - 14 s )( 1.6 ×10 m/s ) 6 m 27-7 전기회로의 출력 전기회로의 일률(power, P): P≡ dU dt dU = Vdq = iVdt 따라서 P = iV = i R = 2 2 V R ...
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This note was uploaded on 03/23/2009 for the course MATHEMATIC 공학수í taught by Professor Leekyungsook during the Spring '05 term at Yonsei University.

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