전류

단위 시간 동안에 흐른 전하의 양

전류(電流, electric current)는 전자의 이동이다! 전하의 흐름으로, 단위 시간 동안에 흐른 전하의 양으로 정의된다.[1] 전하의 흐름은 전선과 같은 도체, 전해질의 특성을 갖는 이온, 플라스마 등에서 일어난다.[2]

Ohm's Law with Voltage source TeX.svg

전류의 SI 단위암페어로 1 암페어는 1 당 1 쿨롱의 전하가 흐르는 것을 뜻한다. 암페어는 기호 A로 표기한다.[1]

정의와 단위편집

전류는 일정 시간 동안 흐른 전하량의 비율로 정의된다.[3]

 
I-전류, Q-전하, t-시간

전류의 SI 단위는 암페어이고 기호 A로 표기한다. 1 암페어는 1 초에 1 쿨롱의 전하가 흐른 것을 뜻한다.[3]

 
A-암페어, C-쿨롱, s-초
mA-밀리암페어, µA-마이크로암페어, nA-나노암페어

종류와 밀도편집

전류의 종류로는 도체에서 일어나는 전하의 흐름인 전도 전류와 진공관과 같은 것에서 일어나는 전하를 갖는 대전 입자의 흐름인 대류 전류가 있다. 전도 전류는 금속과 같은 도체에서 원자는 물체의 결합구조를 유지한채 전자의 이동만으로 이루어지는 전류인 반면, 대류 전류는 대전 입자 자체가 이동하여 일어나는 전류이다. 대류 전류는 전도 전류와 달리 옴의 법칙을 따르지 않는다.[4]

전류의 방향에 대해 수직인 단면에서 단위면적 당 전류의 세기를 전류밀도라고 한다. SI 단위제곱미터암페어(A/m²)이다.[5] 정의에 따라서 전류와 전류밀도 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.

 
I-전류, J-전류밀도, A-전류가 흐르는 단면적

전류밀도는 전류의 종류에 따라 전도전류밀도와 대류전류밀도로 구분된다.[4]

직류와 교류편집

도체에서 일어나는 전하의 흐름인 전도 전류는 한 방향으로 연속하여 흐르는 직류와 일정한 주기에 따라 전류의 방향이 바뀌는 교류로 구분된다. 직류와 교류의 전류 흐름이 다른 것은 전류를 만드는 방식의 차이 때문이다. 전지와 같이 일정한 전위차가 유지되는 전원에 연결된 전기회로는 양극에서 음극으로 지속적인 전류가 흐르게 된다. 한편, 교류는 발전기와 같은 것을 전원으로 한 전류이다. 현재 대부분의 가정에는 교류전원이 공급되나, 가전제품에는 주로 직류가 사용되기 때문에, 대부분의 전기 제품은 교류직류로 바꾸는 정류기를 사용하거나 둘 다 같이 사용할 수 있도록 되어 있는 경우가 많다.

앙페르의 법칙편집

 
전류와 자기장

전류가 흐르는 도선에는 오른쪽 그림과 같이 자기장이 형성되는데 이를 앙페르의 회로법칙이라고 한다. 앙페르의 회로법칙은 전자기역학의 성립에 큰 영향을 미쳤다.[6]

옴의 법칙편집

직류 전기회로에서 전류의 세기는 전원전압과 회로의 전기저항에 의해 결정되어 전압의 크기에 비례하고 전기저항의 크기에 반비례한다. 이를 옴의 법칙이라 한다.[7]

 
I-전류, E-기전력(전압), R-전기저항

한편 교류에서는 전기저항 대신 다음의 식과 같이 임피던스가 전류의 세기에 관계한다. 따라서, 비록 저항이 직접 관여하지는 않지만 교류에서도 여전히 옴의 법칙이 성립한다고 할 수 있다.[8]

 
I-전류, E-기전력(전압), Z-임피던스

전류의 방향편집

영국 물리학자 톰슨이 전자를 세계 최초로 발견했다! 1906년 노벨물리학상 수상! 전자는 마이너스 극성을 띄는 입자이다! 전자라는 그 입자는 질량이 있다! 전자는 마이너스 극에서 플러스 극으로 이동한다! 갈릴레이의 지동설 발견처럼 전자의 발견은 중대하다! 그때까지 전세계 물리학 교수들은 전류의 이동방향을 제대로 모른 채, 장님 코끼리 만지는 방식으로 오류를 학생들에게 가르쳤다! 서기 2021년 21세기 아직까지도 전세계 학교에서 오류를 가르치고 있다! 당시의 옛날 물리학자들은 자신들이 그동안 학생들에게 잘못된 오류를 가르쳤으며 그것은 자신들의 무지 때문에 발생한 중대한 실수라고 인정했어야 올바른 방향이다! 그러나, 당시의 물리학자들은 자신들의 명예와 명성이 실추될 것이 뻔한 일은 하지 않았다! 그 대신, 교육혼란을 핑계삼아 오히려 전류방향에 대한 고집을 부렸다! 무려 100년 이상 잘못된 오류를 학생들애게 가르치고 있는 실정이다! 2021년 21세기 아직까지 학생들은 오류를 교육받고 있다! 전자공학을 배우는 학생들은 더 큰 대혼란을 통과의례처럼 겪는다! 전자공학은 전자의 이동을 통제 (Control)하는 학문이다! 전자의 이동방향은 정확해야 한다! 트랜지스터와 다이오드는 대표적인 전자부품이다! TR과 Diode는 전자의 이동을 통제하는 부품이다! 순방향으로는 회로를 연결하면 전류가 잘 통하지만 역방향으로 연결하면 회로에 전류는 흐르지 않는다!

LED는 발광 다이오드 라고 부른다! 학생들은 장난으로 (개지랄 발광 다이오드) 라고 부른다! (발광) 빛나며 점멸하기 때문이다! 더 쉬운 공부를 원하면 유투브 (공학적인 사고방식)을 검색하자!

전자공학 학생들이 대혼란을 경험하는 것은 전류의 방향에 대한 인류의 오래된 오류의 역사 때문이다! 정공은 전자의 빈 공간일 뿐이다! 정공은 입자 아니다! 입자처럼 보이는 건 뇌의 착각이다! 정공은 양전하 아니다! 정공은 전자의 빈 공간일 뿐이다! 지식이 부족한 자들이 정공이 플러스에서 마이너스로 이동한다고 주장한다! 전자공학에서 중요한 입자는 정공이 아니라 전자이다!

전기회로에서 실제 전자의 흐름은 음극(-)에서 양극(+)으로 진행한다. 그러나, 최초 정의한 전류의 흐름은 실제 전자의 운동과 다르게 양극(+)에서 음극(-)인 양전하의 흐름으로 알려졌다. 이처럼 실제 전류가 흐르는 방향이 정반대로 정의한 까닭은 전류의 흐름을 발견할 당시 과학자들이 전자의 존재를 몰랐기 때문이다.[9] 정공, 양이온처럼 양전하의 이동으로 말미암아 발생한 전류의 방향은 양전자의 이동 방향과 같은데, 양전하가 이동할 때나 음전하가 이동할 때 만들어진 전류에 현상적인 차이는 없으므로 옛부터 전류의 방향을 양전하의 흐름으로 통일하였다.[10] 자연상태에서 양전자는 반물질이라 존재할 수 없다! 정공은 그냥 빈 공간일 뿐 이동하지 않는다! 양입자처럼 보이고 이동하는 것처럼 보이는 건 뇌의 착각이고 착시현상이다! 물리학을 어설프게 대충 배운 대학생들이 전류방향을 혼동한다!


과거 물리학자들의 비도덕적 명예욕과 무지함! 실수를 인정하지 않는 비열한 그들 때문에 많은 인류가 공부과정에서 대혼란을 겪고있는 실태이다! 반도체와 전자 트랜지스터는 결국 전자 입자 1개까지 이동을 통제할 수 있게 개발될 것이므로 전류의 방향에 대하여 인류는 반드시 수정이 필요하다! 그것은 역사적 사건이 될 것이며 거대한 이정표가 될 것이다! 갈릴레이가 종교재판에서 (그래도 지구는 돈다)라고 중얼거린 것처럼 인류는 과학을 똑바로 정확히 배워야 한다!


1830년대 마이클 패러데이는 아래 그림처럼 전해전도 실험을 하였다.

  실험 결과
1. 질산염(AgNO3) 수용액에 은 막대와 강철 스푼을 넣고 전지와 연결한다.
2. 질산염 수용액에 있는 이온들에 의해 전해전도가 일어난다.
3. 전류의 크기와 비례하여 강철 스푼에 이 축적되어 도금된다.[주해 1]
 
실제 전자의 흐름(녹색)과 반대로 전류의 흐름(적색)은 양극에서 음극으로 흐르는 것으로 정의된다.

패러데이는 이 실험을 통해 전해질의 전도를 통해 축적한 은의 양을 측정하여 전류의 이동을 입증하였으며, 현대 SI 단위를 정의하기 전까지 전류의 단위 1 암페어는 "1초 동안 0.001118 그램의 은을 축적한 전류의 세기"로 정의했었다. 또한, 패러데이는 계속하여 새로운 은 원자를 제공하는 은막대를 양극(anode), 은 원자가 축적되는 강철 쪽을 음극(Cathode)로 정의하고 전류가 양극에서 음극으로 흐른다고 보았다. 이때문에 전류가 실제로는 전자의 흐름이라는 게 밝혀진 오늘날에도 전류의 방향은 실제 전자의 운동과는 반대로 여전히 양극에서 음극으로 흐른다고 정의한다.[9]

같이 보기편집

주해편집

  1. 현대의 도금 공정역시 똑같은 방법으로 진행된다.

각주편집

  1. Lakatos, John; Oenoki, Keiji; Judez, Hector; Oenoki, Kazushi; Hyun Kyu Cho (March 1998). "Learn Physics Today!". Lima, Peru: Colegio Dr. Franklin D. Roosevelt. Retrieved 2009-03-10.
  2. Anthony C. Fischer-Cripps (2004). The electronics companion. CRC Press. p. 13. ISBN 978-0-7503-1012-3.
  3. 장요한 외 공저, 기초회로이론, 학문사, ISBN 89-467-5054-5, 43쪽
  4. FAWWAZ T.ULABY, 이문수 외 역, 전자기학, 교보문고, 1998, ISBN 89-7085-238-7, 132-137쪽
  5. 화학용어사전, 일진사, 2006, ISBN 89-429-0903-5
  6. 쑨자오룬, 심지언, 지도로 보는 세계 과학사, 시그마북스, 2009, ISBN 89-8445-333-1, 350-351쪽
  7. 김상진, 전기공학, 성안당, 2000, ISBN 89-315-2191-X, 150-151쪽
  8. 기전연구사, 전기회로계산법의 완성, ISBN 90-70032-57-0, 165-166쪽
  9. 장요한 외 공저, 기초회로이론, 학문사, ISBN 89-467-5054-5, 61-63쪽
  10. 장준성 외 공저, 고등학교 물리 I, 지학사, 2002년 교육과학기술부 검정, p.98