저항률에 관한 기사
전류에 관해서는 전류 밀도에 대해 논의했고, 전기장에 대해서도 전기장 항목에서 설명했습니다. 도체에 전위차가 존재하면 도체 내에 전기장과 전류가 흐르고, 전위차가 없으면 전기장과 전류도 흐르지 않습니다.
거의 모든 금속 도체에서 전기장은 전류 밀도에 정비례하며, 전기장과 전류 밀도의 비율은 일정합니다. 전기장과 전류 밀도의 비율을 비저항이라고 합니다. 전기장, 전류 밀도, 비저항 사이의 관계는 수학적으로 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.
ρ = E / J
전기장 공식 중 하나는 E = V/d이며, 여기서 V는 전위차(전압)이고 d는 거리이므로 전기장의 단위는 볼트/미터(V/m)입니다. 전류 밀도 공식은 J = I/A이며, 여기서 I는 전류이고 A는 도체의 단면적이므로 전류 밀도의 단위는 암페어/미터 제곱(A/m²)입니다 . 비저항 공식은 ρ = E/J이며 비저항의 단위는 V/m입니다. 따라서 A/m² = V/m × m² / A = V/A(m) = Ω·m(옴미터)입니다 . Ω = 볼트 / 암페어 는 전기 저항의 단위입니다.
전기 절연체는 가장 큰 저항값을 가지며, 전기 전도체는 가장 작은 저항값을 가집니다. 전도체가 전류를 잘 전달할수록 저항은 작아집니다. 금속 전도체의 저항은 큰 순서부터 작은 순서까지 주석, 강철, 알루미늄, 금, 구리, 은 순입니다. 따라서 물체의 저항값은 전류의 흐름을 얼마나 잘 차단하는지를 나타내는 척도라고 할 수 있습니다.
좋은 도체이고 옴의 법칙을 따르는 도체는 특정 온도에서 전기장에 대한 저항률 값이 변하지 않습니다. 즉, 전기장이 변해도 저항률 값은 변하지 않습니다. 반대로 옴의 법칙을 따르지 않는 도체는 전기장에 대한 저항률 값이 변합니다. 다시 말해, 전기장의 크기가 변하면 저항률(R값)도 변합니다.
금속 도체의 저항률은 온도에 따라 달라집니다. 금속의 온도가 상승하면 저항률도 증가하고, 온도가 하강하면 저항률도 감소합니다. 온도가 상승하면 원자의 운동 속도가 빨라지고 배열이 불규칙해져 전자의 이동을 방해하여 전자의 흐름이 느려집니다. 반대로 온도가 하강하면 원자의 운동 속도가 느려지고 배열이 규칙적으로 되어 전자의 흐름이 원활해집니다.
저항률의 반대는 전도율입니다. 수학적으로 저항률과 전도율 사이의 관계는 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.
σ = 1/ ρ
σ는 도체의 전도도, ρ는 비저항입니다.
저항률의 단위는 Ωm이므로 전도율의 단위는 1 / Ωm = (Ωm) ⁻¹ 입니다.
전기 전도체는 가장 높은 전도도 값을 가지며, 전기 절연체 또는 전기 전도성이 낮은 물질은 가장 낮은 전도도 값을 가집니다. 전도체가 전류를 잘 전달할수록 전도도는 더 커집니다. 금속 전도체의 전도도 순서는 은, 구리, 금, 알루미늄, 강철, 주석 순입니다. 따라서 전도도 값은 물체가 전류를 전달하는 능력을 나타내는 척도라고 할 수 있습니다. 은은 전도도가 높지만 가격이 비싸기 때문에 구리가 전기 전도체로 더 널리 사용됩니다.
