전하(charge), 전자(electrons), 전류(electric currents)의 개념과 일상생활 적용 사례

 

개념

 

전하, 전자, 전류의 관계는 전기가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 있어 가장 중요한 요소입니다

이들의 개념을 간단히 짚어보고 실생활에 어떻게 적용되고 있는지 정리했습니다. 

 

전하(charge)

전하는 물질의 근본적인 특성이며, 양전하일 수도 있고 음전하일 수도 있습니다.

음전하를 띤 입자인 전자는 전하의 주요 운반자 중 하나입니다.

원자의 핵에서 발견되는 양성자는 양전하를 가지고 있습니다.

 

전자(electrons)

전자는 원자의 핵 주위를 돌고 있는 아원자 입자입니다.

그들은 음전하를 띠고 있는데, 이것은 음의 전하를 지니고 있다는 것을 의미합니다.

전자는 물질 내에서 이동할 수 있어서 전기장과 같은 외부 힘에 반응하여 움직일 수 있습니다.

 

전류(electric currents)

전류는 전하의 흐름입니다. 전위차(전압)에 반응하여 도체(와이어와 같은)를 통해 전자가 이동하는 것입니다.

전류는 전자가 한 방향으로 꾸준히 흐르는 직류(DC)와 전자가 주기적으로 방향을 바꾸는 교류(AC)의 두 가지 유형이 될 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

3가지 개념을 통해 전기가 흐르는 상황을 표현하면 다음과 같습니다. 

1. 전도체에 전압이 가해지면, 그것은 전기장을 만듭니다. 이 전기장은 전도체 안에 있는 전자들에게 힘을 줍니다.

2. 음으로 대전된 전자는 음으로 대전된 단자에 의해 반발되고 전압원의 양으로 끌립니다. 이 힘은 전자가 도체를 통해 움직이게 하고 전류를 생성합니다.

3. 전류의 크기는 단위 시간당 전도체의 특정 지점을 지나는 전자의 수에 정비례합니다. 더 많은 전자가 흐를수록 더 높은 전류가 흐릅니다.

 

 

일상생활 적용사례

 

전하, 전자, 전류가 어떻게 다양한 일상생활과 함께 하고 있는지 정리했습니다. 

 

 

1. 전하 

 

예 1

머리카락에 풍선을 문지르면 풍선에 음전하를 줄 수 있습니다. 그러면 양전하를 띤 벽에 달라붙어 반대 전하가 끌리는 것을 보여줍니다.

예 2

번개는 전하의 극적인 표시입니다. 번개는 폭풍 구름의 음전하가 땅 위의 양전하를 찾아 거대한 스파크를 일으킬 때 발생합니다.

예 3

가정용 애플리케이션에서 정전기는 성가신 것일 수 있습니다. 예를 들어 카펫을 가로질러 걷다가 문 손잡이에 충격을 받으면, 그것은 몸에 전하가 축적되기 때문입니다.

 

 

2. 전자

예 1

일반 가정용 배터리에서 화학반응은 전자를 음극 단자에서 양극 단자로 흐르게 하여 손전등이나 리모컨과 같은 장치에 전원을 공급하는 전기 에너지를 제공합니다.

예 2

광합성 과정에서 식물은 태양의 에너지를 이용하여 전자를 움직이고 화학적 화합물을 만듭니다. 이러한 전자의 흐름은 궁극적으로 산소와 포도당을 생산합니다.

예 3

스마트폰이나 컴퓨터와 같은 전자제품은 작은 회로를 통해 전자의 움직임에 의존합니다. 당신이 당신의 기기를 사용할 때, 전자의 흐름은 다양한 구성요소로 정보와 힘을 나릅니다.

 

 

3. 전류

예 1

토스터기와 같은 전자제품을 꽂으면 전류가 벽 출구에서 코드를 통해 발열체로 흐릅니다. 이 전자의 흐름은 빵을 굽고 열을 발생시킵니다.

예 2

전기 자동차는 전류를 사용하여 작동합니다. 전기 자동차를 충전소에 연결하면 나중에 사용할 에너지를 저장하는 배터리에 전류가 흘러 자동차의 전기 모터에 동력을 공급합니다.

예 3

발전소는 발전기에 연결된 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 이 터빈들은 종종 다양한 방법(석탄, 원자력, 태양열 등)으로 물을 가열함으로써 만들어지는 증기의 흐름에 의해 회전합니다. 발전기 내에서 전자의 움직임은 전류를 만들어내고, 이것은 우리의 가정과 사업체에 전달됩니다.

예 4

여러분의 신경계는 전류의 또 다른 실제 예입니다. 신경 세포, 즉 뉴런은 몸 안에서 정보를 전달하기 위해 전기 신호를 사용합니다. 이 신호들은 이온이 세포막을 드나들며 생각하고 느끼고 움직일 수 있는 작은 전류를 만드는 결과입니다.

 

예 5

인간의 심장은 또한 기능하기 위해 전류에 의존합니다. 심장의 전기 체계는 그것의 리듬을 조절하여 그것이 조정된 방식으로 뛰도록 하여 몸 전체에 피를 펌프질 합니다.

예 6

피뢰침 시스템에서는 금속 막대를 건물 상부에 설치하여 지상과 연결하고 낙뢰 시 전류가 지상으로 유입되는 안전한 경로를 제공하여 구조물의 손상을 방지합니다.

 

 

 

 

요약하자면, 

전하, 전자, 그리고 전류를 이해하는 것은 우리의 일상생활의 많은 부분을 이해하는 데 필수적인 것입니다. 이 개념들은 우리가 사용하는 기술에서부터 우리를 살아있게 해주는 생물학적 과정에 이르기까지 전기가 어떻게 작동하는지의 핵심에 있습니다. 전하, 전자, 그리고 전류의 흐름의 역할을 이해함으로써, 우리는 전기의 세계와 그 많은 응용제품들을 더 잘 이해할 수 있습니다.