전기기사에서 저항이란?

전기기사에서 꼭 알아야 할 키워드인 저항에 대해서 소개하겠습니다.

전기기사에서 저항이란 키워드는 무엇일까요? 가장 기초적인 것부터 알고 싶은 분들을 위해 준비했습니다.

저항은 전기를 통과시키는 물질 중 하나로 생각하시면 편합니다. 또한 전기가 자유롭게 흐를 수 있는 정도를 나타냅니다. 저항은 전기회로에서 전기의 흐름을 제어하거나 조절하는 데 사용됩니다. 저항이 크다고 하는 것은 전기가 자유롭게 흐르지 못한다는 뜻이고, 저항이 작다는 것은 전기가 자유롭게 흐를 수 있다는 뜻이기도 합니다. 간단히 말해서, 저항은 전기회로에서 전기의 양을 제한하는 장치라고 생각하면 공부에 도움이 됩니다.

길이에 대한 영향

길이가 증가하면 저항이 증가합니다. 물질의 길이가 길어질수록 전기 전자는 더 많은 물질을 통과해야 합니다. 따라서 길이가 증가하면 전자가 경유해야 하는 경로가 늘어나게 되므로 저항이 증가합니다. 길이가 감소하면 저항이 감소합니다. 반대로 길이가 짧아지면 전자는 더 짧은 거리를 통과하게 되므로 저항이 감소합니다.

단면적에 대한 영향

단면적이 증가하면 저항이 감소합니다. 단면적이 크면 전기 전자가 물질을 통과하는 데 더 많은 공간이 확보되어, 전자들이 더 자유롭게 이동할 수 있습니다. 따라서 단면적이 증가하면 전기 전자의 이동이 쉬워져 저항이 감소합니다. 단면적이 감소하면 저항이 증가합니다. 반대로 단면적이 작아지면 전자들이 이동할 수 있는 공간이 줄어들게 되므로 저항이 증가합니다.

저항 물질의 종류

전기를 얼마나 잘 전달하는지는 물질의 종류에 따라 전기를 다르게 통과시킵니다. 금속은 전기가 잘 통과하는데, 이를 '전도체'라고 부릅니다. 반면에 나무나 고무 같은 ‘부도체’는 전기가 잘 통과하지 않습니다. 반면, 전도체와 부도체의 성질이 동시에 존재하는 물질을 ‘반도체’라고 부릅니다. 각각의 특성을 간단하게 설명하겠습니다.

전도체(Conductor)

특성: 전도체는 전기를 아주 잘 전달하는 물질입니다
예시: 금속류(동, 금, 알루미늄 등)가 전도체의 대표적인 예시입니다.
이유: 전도체의 원자나 이온들이 전기 전자의 이동을 촉진하기 때문에 전기가 잘 흐릅니다.

부도체(Insulator)

특성: 부도체는 전기를 전달하기 어려운 물질입니다.
예시: 나무, 플라스틱, 고무 등이 부도체에 속합니다.
이유: 부도체의 원자나 이온들은 전기 전자의 이동을 어렵게 만들기 때문에 전기가 잘 통하지 않습니다.

반도체(Semiconductor)

특성: 반도체는 전도체와 부도체의 중간에 위치한 물질로, 일정 조건에서는 전기를 잘 전달하고, 다른 조건에서는 그렇지 않을 수 있습니다.
예시: 실리콘이 반도체의 대표적인 예시입니다.
이유: 반도체는 외부 조건(온도, 전압 등)에 따라 전기 전도성이 크게 바뀔 수 있습니다. 이러한 특성으로 반도체는 전자기기의 핵심 부품으로 사용됩니다.

 

저항 온도

일반적으로 물질이 높은 온도에 노출될수록 전기 저항이 증가할 수 있습니다. 온도가 저항에 끼치는 영향은 일반적으로 물질의 전기 저항이 온도에 따라 변화하는 현상을 나타냅니다. 대부분의 물질은 온도가 올라감에 따라 전기 저항이 증가합니다. 이 현상은 온도가 올라갈수록 물질 내 입자들이 움직임과 충돌이 증가하게 되어 입자들이 지나다닐 수 있는 길이 제한적이라고 생각하시면 됩니다.

입자의 움직임

물질 내의 입자들은 일정한 온도에서는 일정한 속도로 움직입니다. 하지만 온도가 상승하면 입자들의 평균 운동 에너지가 증가하고, 이로 인해 입자들이 더 많은 충돌을 일으킵니다.

전자의 충돌

전기 전자도 물질 내에서 움직이고 있습니다. 물질 내의 전자는 물질의 원자나 이온들과 충돌하면서 전기 저항을 일으킵니다. 온도가 증가하면 이 충돌이 더 많아지고, 전자의 흐름이 더 어려워집니다.

전자의 방해

높은 온도에서는 물질 내에서 전자의 자유 이동이 방해받을 가능성이 높아집니다. 이는 전기 전자가 더 어려운 환경에서 이동하게 되어 전기 저항이 증가하는 결과를 낳습니다.