조선대학교 전자공학과

(1)

염 홍 기

조선대학교 전자공학과

전 기 자 기 학

(2)

 전하 (charge)가 이동하는 것을 current (전류)라고 한다.

 전류에는 2가지 종류가 있다.

 Convection currents (대류 전류)

- 진공 속이나 가스 속에서 전하가 이동하는 것 (ex. 천둥) - 옴의 법칙 적용 안 됨

 Conduction currents (전도 전류)

- Conductor 속에서 전하가 이동하는 것

- Conductor 원자의 최외각 전자는 다른 원자로 자유롭게 이동 가능 - Conductor 외부의 electric field에 의해 전자가 이동하게 됨

Steady electric currents

(3)

 전류 I의 변화량은 전하의 변화량을 시간의 변화량으로 나눈 것

- - - - - - - - - - - - - - -

∆𝐼 ∆𝑄

∆𝑡

𝐄

1초에 이동한 전하량이 -5C라면 ∆𝐼 5

1

--- - -

(4)

 Convection current의 경우 한 종류의 전하가 이동한다고 생각하면 convection current density를 다음과 같이 정의할 수 있다.

 Conduction current의 경우 한 가지 보다 많은 종류의 전하 (전자, 전공, 이온)가 이동한다.

 Conduction current는 electric field에 의해 전하가 움직이게 되므로 아래와 같이 J를 정의한다.

𝐉 𝜌 𝐮 A/𝑚

𝐉 𝜎𝐄 (A/𝑚 )

𝜎는 conductivity (전도율)로 매질이 전류를 얼마나 잘 흐르게 하는지 정도를 나타낸다.

속도

(5)

 회로이론에서 Ohm’s law는 다음과 같이 정의된다.

 하지만 위 식은 각 위치 별 값을 계산할 수 없다.

 E와 J는 다음과 같으므로 ,

가 된다.

 이로부터 resistance (저항)를 다음과 같이 정의할 수 있다.

𝑉 𝐼𝑅

𝐸 𝑉

𝑙 𝐽 𝐼

𝑆 𝜎𝐄

𝑉 𝑙

𝜎𝑆 𝐼 𝑅𝐼

𝑅 (Ω)

(6)

 진공관에 free charge density가 0.3 𝑛𝐶/𝑚𝑚 인 전하가 있다고 가정하자. Current density가 𝑎 2.4 A/𝑚𝑚 일 때 다음을 구하여라.

(a) 0 𝑥 2, 0 𝑦 3인 직사각형을 통해 흘러가는 전체 current를 구하여라.

(b) Free charge의 속도를 구하여라.

Example 4-1 응용

(7)

Example 4-1 응용

(8)

(a) 반지름이 1mm이고, 길이가 1km인 구리선의 DC (직류) resistance를 구하여라.

(b) 동일한 길이의 알루미늄 선이 동일한 resistance를 갖기 위해서는 반지름이 얼마여야 하는가?

Example 4-2

𝜎 5.80 10 (S/m) 𝜎 3.54 10 (S/m)

(9)

Example 4-2