06강. 전기저항

6강 전기저항	동화중학교

학습목표   전기 저항의 의미를 알고, 전기 저항을 구하는 공식을 이해한다.

키워드     전기 저항, 길이, 단면적, 전류, 전압, 도선, 금속, 니크롬선

1. 전기저항 : 전류의 흐름을 방해하는 정도

① 원인 : 전자와 원자의 충돌

⇨ 전자의 이동을 방해함	⇨ 전기저항이 생김

자유전자의 자유로운 이동 --> 전류.  때문에 원자와 부딪히면 저항이 생기는 것임.

[그림-도선의 내부 모식도]

[eqn: 전기저항` PROPTO {길이} over {단면적}]

② 전기저항의 단위 : 옴(Ω)

과학자의 이름

③ 전기저항은 물질의 종류(재질), 길이, 단면적(굵기)에 따라 달라짐

④ 동일한 물질일 때의 전기 저항 ⇨ 길이에 비례, 단면적에 반비례

물질의 종류(재질)에 따라

○ 도체 : 전류가 잘 흐르는 물질 – 전기저항이 작다. 예) 금속 : 은(0.016), 구리(0.017)..

- 일반적인 전선 내부에는 구리로 되어있다. 은은 가격이 비싸다.

○ 절연체(부도체) : 전류가 잘 흐르지 않는 물질 예) 나무, 유리, 고무

- 나무의 전기 저항은 1014~17  엄청 크다.

길이에 따라

전자가 (원자)와 부딪히는 횟수가 적다

전자가(원자)와 부딪히는 횟수가 많다.

⇨ 전기 저항이 ( 크다 )

굵기(단면적)에 따라

원자 사이가 좁다. : 전자가 (원자)와 부딪히는 횟수가 많다

⇨ 원자 사이가 좁다. 전기 저항이 ( 크다 )

원자 사이가 넓다. 전자가(원자)와 부딪히는 횟수가 적다.

⇨ 원자 사이가 넓다. 전기 저항이 ( 작다 )

○ 결론, “굵고 짧으면 전기 저항이 작다.” ⇨  전류가 크다.

문제 01. 다음은 같은 물질로 만든 전기 저항 ㉠，㉡，㉢，㉣이다. 저항이 크기가 큰 것부터 차례대로 나열하시오.

㉠ 1mm2

㉡  1mm2

2cm                            1cm

㉢ 4mm2

㉣　4mm2

2cm                           　 1cm

[풀이] ㉠-㉡-㉢-㉣

㉡을 기준으로 비교하면, 단면적이 1이고 길이는 1이다. 따라서 저항(R)은 1이다. ⇨ 1R

㉠은 2/1이므로 저항(R) = 2R이다. ⇨㉡에 비해 저항이 2배 크다.

㉢은 단면적이 4이고 길이는 2이므로 저항은 2/4R ⇨ 1/2R, 0.5R 이다.

㉣은 단면적이 4이고 길이는 1이므로 저항은 1/4R이다.

문제 02. 단면적이 S이고 길이가 l 인 어떤 도선의 저항이 10Ω이다. 이 도선을 균일하게 잡아 당겨 길이를 2배로 늘리며, 이 도선의 저항은 몇 Ω이 되는지 구하시오.

ㅣ

S       10Ω             길이를 2배로 균일하게 잡아 당겼다!!

길이가 2배로 늘어나면 저항은 2배로 커지게 됩니다. 그러면 저항이10Ω에서 20Ω이 되겠구나. 생각할 수도 있지만....

‘균일하게 잡아 당겨’ 그러면 단면적은 2배로 가늘어지겠죠. 단면적은 1/2로 가늘어진 것이죠. 길이 2배 × 단면적 2배 = 40Ω이 되는 것이죠.

문제 03. 그림과 같이 단면적이 1mm2이고, 길이가 10cm인 도선의 전기 저항은 R이다. 동일한 물질로 단면적이 2 mm2, 길이가 5cm인 도선을 만들면 그 도선의 저항은?

1mm2

10cm

[풀이] 단면적 2배, 길이는 1/2배 ⇨ 저항 단면적 1/2로 줄고, 길이는 1/2로 줄어 1/2×1/2 = 1/4R이다.

2. 전류와 저항의 관계

(1) 전류와 저항의 관계 : 전압이 일정할 때

- 도선에 흐르는 전류의 세기는 전기 저항아 클수록 작아진다.

- 전류의 세기 ∝ [eqn: {1} over {저항}]  (반비례관계, 전류↑. 저항↓)

응용.

그림은 전류의 세기에 따라 여러 가지 금속에 걸린 전압의 크기를 나타낸 것이다. ①~③ 중 저항 값이 가장 큰 금속은 무엇인지 쓰시오.

[풀이]

일정한 전압 값에서 전류의 세기는 어떤 것이 가장 큰가요? 전류의 세기가 크면 저항이 작다는 것을 의미하죠? 반대로 전류가 가장 작다면 그것은 저항이 크다는 것을 말합니다.

따라서 저항의 크기는 ①>②>③

요점 정리

1. 전기저항 : 전류의 흐름을 방해하는 정도

물질의 종류(재질)에 따라,  길이에 따라, 굵기(단면적)에 따라 달라진다.

2. 전류와 저항의 관계 : 전류의 세기 ∝ [eqn: {1} over {저항}]  (반비례관계, 전류↑. 저항↓