전류 에 관한 글에서는 전류 밀도에 대해 논의했고, 전기장 에 관한 글에서는 전기장에 대해서도 설명했습니다. 도체 양단에 전위차가 존재하면 도체 내에 전기장과 전류가 존재하고 , 반대로 전위차가 없으면 전기장과 전류도 존재하지 않습니다.
금속 도체에서 전기장은 전류 밀도에 정비례하며, 전기장과 전류 밀도의 비율은 일정합니다. 이 전기장과 전류 밀도의 비율을 비저항 또는 고유저항 이라고 합니다 . 수학적으로 전기장, 전류 밀도 및 고유저항 사이의 관계는 다음 방정식으로 표현됩니다.
설명: ρ = 비저항, E = 전기장, J = 전류 밀도
전기장 공식 중 하나는 E = V/s이며, 여기서 V는 전위차(전압)이고 s는 거리입니다. 따라서 전기장의 단위는 볼트/미터(V/m)입니다. 전류 밀도 공식은 J = I/A이며, 여기서 I는 전류이고 A는 도체의 단면적입니다. 따라서 전류 밀도의 단위는 암페어/미터 제곱(A/m²)입니다 . 비저항 공식 은 ρ = E/J이며, 따라서 저항의 단위는 V/m입니다. 즉, A/m² = V/m × m² /A = V/A(m) = Ω·m(옴 미터)입니다. Ω = 볼트/암페어는 전기 저항의 단위이며, 이 단위에 대한 자세한 설명은 옴의 법칙 관련 글에서 확인할 수 있습니다.
전기 절연체 또는 전기 전도성이 낮은 물질은 가장 높은 저항 값을 가지는 반면, 전기 전도체 또는 전기 전도성이 좋은 물질은 가장 낮은 저항 값을 가집니다. 전도체가 전류 를 잘 전도할수록 저항값 은 낮아집니다. 금속 전도체의 저항값 순서는 주석, 강철, 알루미늄, 금, 구리, 은 순입니다. 따라서 물체의 저항 값은 전류의 흐름을 방해하는 물체의 능력을 나타내는 척도라고 할 수 있습니다 .
옴의 법칙을 따르는 좋은 도체는 특정 온도에서 전기장의 영향을 받지 않습니다. 즉, 전기장의 크기가 변해도 저항률은 변하지 않습니다. 반대로 옴의 법칙을 따르지 않는 도체는 전기장의 영향을 받습니다. 즉, 전기장의 크기가 변하면 저항률도 변합니다.
금속 도체의 저항률은 온도에 따라 달라집니다. 온도가 증가하면 저항률도 증가하고, 반대로 온도가 감소하면 저항률도 감소합니다. 온도가 상승하면 원자의 운동 속도가 빨라지고 구조가 불규칙해져 전자의 이동을 방해하고 흐름 속도를 늦춥니다. 반대로 온도가 감소하면 원자의 운동 속도가 느려지고 구조가 규칙적으로 변하여 전자의 흐름이 원활해집니다.
저항률의 역수는 전도율입니다. 수학적으로 저항률과 전도율 사이의 관계는 다음 방정식으로 표현됩니다.
σ = 1/ρ
설명: σ = 도체의 전도율, ρ = 도체의 저항률.
저항률의 단위는 Ωm이므로 전도율의 단위는 1/Ωm = (Ωm)입니다.-1
전기 전도체는 전기 전도성이 좋은 물질로, 전기 절연체는 전기 전도성이 나쁜 물질로, 가장 높은 전도율 값을 가집니다. 전기 전도성이 좋을수록 전도체의 전도율은 높아집니다. 금속 전도체의 전도율은 높은 순서부터 낮은 순서까지 은, 구리, 금, 알루미늄, 강철, 주석입니다. 따라서 전도율은 물체의 전기 전도성을 나타내는 척도라고 할 수 있습니다. 은은 전도율이 높지만 가격이 비싸기 때문에 구리가 전기 전도체로 더 널리 사용됩니다.
