11. 전하와 전기장

이 단원에서는 무엇을 공부할까?

 정전기의 성질을 이해하고, 정전기 유도현상과 쿨롱의 법칙을 설명할 수 있다.  전하 사이의 상호작용을 전기장으로 설명할 수 있다.  전위의 개념을 이해하고 전위차를 설명할 수 있다.  전류의 방향과 세기를 이해하고, 오옴의 법칙을 설명할 수 있다.  전기저항의 연결방법을 이해할 수 있다.  줄열과 전력을 이해하고 설명할 수 있다.

• 정전기 = 마찰전기? or 마찰전기는 정전기의 한 종류!

• 정전기의 발생방법에 따른 종류 : 마찰전기, 박리대전, 유동대전, 파괴대전, 충돌대전 등…

• 전하의 종류 : 양전하(=양전기), 음전하(=음전기) • 마찰전기는 물체를 마찰하는 횟수가 많아지면 발생하는 정전기의 양이 어느 정도까지는 증가하며, 마찰시키는 물질의 종류에 따라서는 발생하는 정전기의 양이 달라지기도 한다. 또한, 날씨가 건조할수록 정전기가 더 잘 발생한다. • 방전 : 전기를 띤 물체가 전기의 성질을 잃는 것 ex) 정전기를 띤 물체에 손을 대거나 다른 물체와 접촉하면 정전기가 순식간에 다른 곳으로 이동한다. 이때 ‘지지직’하는 소리와 함께 불꽃이 번쩍!

※ 두 대전체 사이에 작용하는 전기력의 크기

VS

※ 만유인력 VS 쿨롱의 힘(두 대전체 사이에 작용하는 전기력의 크기)

2 2

r

Q

k

q

r

Qq

k

q

F

E







• 전기장은 전기력 F 의 방향과 같은 방향을 갖는 벡터값으로, 그 단위는 N/C 이다

qE

F 

qEd

mgh

d

F

W









: 전기적 위치 에너지 단 위 전 하 가 갖 는 전 기 적 위 치 에 너 지

qEd mgh d F W     : 전위(V )=Ed

qV

W 

Ed

q

W

V





E=V/d=F/q 전기장의 단위 : [V/m] or [N/C]

※ 등전위선(면)

※ 전압과 전류의 관계

: 옴의 법칙! : 수면의 높을수록 물의 압력이 커지므로 구멍을 통해 나오는 물줄기의 세기가 더 강해진다 수면의 높이 = 전압 물줄기의 세기 = 전류

V

I 

kV

I 

단, k는 비례상수로서 그래프의 기울기를 의미하며, 이 값은 회로에 흐르는 전류의 흐름을 얼마나 방해하는 정도를 의미! 다시 정리하면 기울기 : k

R

k



1

/

로 놓으면

IR

V

R

V

kV

I









II I

R

R 

II I

k

k 

옴(Ω)의 법칙

: R은 저항으로전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타냄 1. 저항이 일정한 회로에서는 전류와 전압은 비례! 2. 전압이 일정한 회로에서 저항이 두 배로 되면 전류는 반! 3. 저항의 단위는 옴(Ω) : 1Ω은 도선 양끝에 1V의 전압을 걸어줄 때 1A의 전류가 흐르는 전기 저항

※ 전압, 전류, 저항의 관계

: 옴의 법칙!

R

V

I 

※ 전압강하

b a IR V

V  

※ 저항의 크기를 수학적인 관계로 나타낸다면

<저항의 직렬연결>

<저항의 병렬연결>

(병렬연결)

(직렬연결)

※ 직렬 연결된 저항의 크기 계산

3 2 1

V

V

V

V







※ 병렬 연결된 저항의 크기 계산

3 2 1

I

I

I

I







A

l

R





: (DC : direct current, AC : alternative current)

① DC : +와 –의 구분이 있음 (건전지, 전원공급장치 등…)

② AC : +와 –의 구분이 없음 (형광등, TV, 냉장고 등…)

• 전류의 종류가 다르기 때문에 DC와 AC구분이 필요하다!

단위 : [J]

cal

24

.

0

J

1 

이므로

cal

24

.

0

J

1 