전기 관련 기본 개념-전자, 전류, 전하, 전압, 저항

전기의 기본 개념어들을 알아보겠습니다.

음향을 디자인하고 음향 장비를 설치하고 운용하는 데 있어 전기는 곳곳에서 영향을 미칩니다. 조금 더 안정적인 장비 운용, 오퍼레이팅을 위해서는 전기에 관한 개념과 이론을 잘 알고 있어야 하겠습니다. 오늘의 포스팅에서는 기본적인 개념어들을 정리해 보겠습니다.

음향 운용할 때 전기는 소중히 다루어야 할 매우 중요한 부분임

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전자

모든 물질은 원자의 집합입니다. 원래는 원자를 더 이상 쪼갤 수 없는 기본 단위로 여기는 원자설이 정설이었는데 1897년 J.J.톰슨에 의해 전자라는 입자가 발견되면서 깨졌습니다. 원자는 양성자, 중성자로 된 원자핵과 그 주위를 도는 전자 입자로 이루어져 있습니다.

원자는 원자핵과 전자입자로 구성됨

자유전자

전자는 원자핵을 중심으로 각자의 궤도를 따라 회전합니다. 원자핵으로부터 가장 바깥에서 도는 전자를 최외각 전자라고 합니다. 이는 열, 빛 등으로부터 영향을 받으면 궤도를 벗어나 원자에서 다른 원자로 움직일 가능성이 높습니다. 이러한 전자를 자유전자라고 합니다.

대전(帶電, elctrification)되었다, 대전체(帶電體, electrified body)

양성자는 +, 전자는 – 전하를 띱니다. 평소엔 원자 속 양성자와 전자의 수가 같아 중성의 성질을 가집니다. 외부적인 요인이 가해져 양성자와 전자 수의 균형이 깨지는 경우가 있습니다. 예를 들어 명주천에 유리막대를 문지르는 경우 유리막대의 전자가 명주천으로 이동합니다. 유리막대는 양전기를 띠게 됩니다. 이 경우 유리막대가 “대전되었다”라고 말합니다. 그리고, 유리막대를 “대전체”라고 말합니다.

 

전하(電荷)

전기의 성질을 띠게하는 요소입니다. 외부적인 요인으로 인해(예를 들면 마찰) 물체가 띠고 있는 정전기의 양입니다. +전하, -전하가 있습니다. +전하가 많으면 +전기적 성질을 띠고 –전하가 많으면 –전기적 성질을 띠게 됩니다. 전하는 18~19세기에 전기에 대한 연구에 빠질 수 없는 인위적 개념이었습니다. 이 당시 전자의 존재를 몰랐기 때문에 전기에 대한 설명을 위해 가정한 개념인 것 같습니다.

 

전류

전자가 과잉인 음극에서 전자가 부족한 양극으로 흐를 때 전류가 발생합니다. 단위 시간 동안 특정 단면을 통과하는 전하의 양을 전류라고 정의합니다. 단위는 암페어(A)입니다. 전류는 +극에서 –극으로 흐릅니다. 전자는 –극에서 +극으로 흐릅니다. 직류의 경우만 해당되고 교류의 경우는 방향성이 없습니다.

전기로 작동하는 음향장비들

전압

전류의 세기를 만드는 능력치입니다. 즉 전자를 얼마나 세게 움직이게 할 수 있는지를 가리키는 능력치입니다. 낮은 폭포, 높은 폭포를 생각하시면 됩니다. 높은 폭포가 물을 세게 움직일 수 있도록하는 능력치가 높습니다. 전기에 대입하면 전압이 높다고 표현할 수 있겠습니다. 단위는 볼트(V)입니다.

전압을 높은 폭포, 낮은 폭포에 비유해 이해함

저항, 오옴(Ω)

저항은 전자의 흐름을 방해하는 정도를 말합니다. 단위는 오옴(Ω)입니다. 1오옴(Ω)은 1볼트(V)의 전압을 가했을 때 1암페어(A)의 속도로 전류를 흘려보낼 경우의 저항값입니다. 전기 저항은 물질의 종류, 전선의 단면적, 전선의 길이, 온도에 의해 결정됩니다. 저항은 무한대로 커지는 에너지를 제어할 필요가 있는 회로 내의 무엇인가가 있기 때문입니다. 저항이 없으면 무한대로 흐르는 전류로 인해 회로 내의 특정 소자를 태워버릴 수 있기 때문입니다.