물리) 전기 에너지

물리) 기초 개념 단위 공식 정리 (+약간의 수학)

왠지 전기에 관한 내용을 배울 때면 공대생이 되는 기분이라서 싫다. (공대생 맞음)

강의 들으면서 정리하는 거라 내용이 완전하지 않음. (이 글을 보며 물리 공부를 하지 마세요!)

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전기 기초 개념정리1- 전하,전기력,전류,전위,전압,전력

(정)전기력 : 전하 간의 인력과 척력. 단위는 F. 전력과 다름(위의 출처)

정전기 : 흐르지 않는 전기. 양전기(+)와 음전기(-)로 이루어져 있기 때문에 정전기력이 작용.

대전체 : 양전하와 음전하 개수의 차이로 인해 전하를 띄는 물체.

정전기 유도 : 전기적으로 중성인 물체에 대전된 물체를 가까이 대면 자석처럼 서로 반대의 전하가 모이는 현상

 

쿨롱의 법칙

정전기력을 수식으로 표현하자. 전하량(전기량) : q (절댓값)(단위는 C), 전기상수 : k = 9*10^9 (단위는 Nm^2/C^2)

출처 : blog.naver.com/mykepzzang/220697782949

이걸로 양성자를 중심으로 회전하는 전자의 거리와 구심 가속도를 통해 회전 속도를 구할 수 있다!

\[ 구심력 = 정전기력 + 만유인력 \]

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동전기력 : 이런 말은 없는 듯

동전기 : 어떤 방향으로 흐르는 전기.

전기가 흐르는 회로의 3요소 : 전원, 전구(부하, 에너지 사용), 전선으로 이루어져 있다.

전기의 3요소 :

• 전압(V, 직렬로 연결하면 더 강해진다)
• 전류(I, 단위 시간 동안에 흐른 전하의 양, 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다)(단위는 A)
• 저항(R, 에너지를 '사용'하면 부하저항)(단위는 Ω)

직류 : 전압과 전류가 변하지 않음

교류 : 전압과 전류가 사인파를 그리며 흐름. 즉 전류의 방향이 계속 바뀐다. 그래서 발전기 회전 수를 같이 표기함.

옴(Ω)의 법칙, 전기의 3요소 사이의 관계 : V = IR

 

너무 저항

전류(I)는 직렬에서 저항을 거쳐도 낮아지지 않고, 전압(V)은 병렬에서 저항을 거쳐도 낮아지지 않는다.

저항을 병렬 연결했을 때의 합성저항 :

\[ R = \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2} \]

\[\frac{1}{R} = \frac{R_1 + R_2}{R_1R_2} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \]

저항 때문에 전기 에너지가 열 에너지로 변환되는 정도 (부하저항 아님) : Q = IVt(J) \( = \frac{V^2}{R}t(J) = I^2Rt \), 단위가 cal이면 \( IVt(cal) = 0.24IVt(cal) \)

양이온은 온도가 높을수록 전자의 이동을 방해해서 저항이 증가한다.

 

자기현상

자기를 항상 사랑하게 되는 현상.

전류가 흐를 때 자기장이 생기거나 자기장에 전류가 흐르면 자기력을 얻는 현상.

 

전자기 유도

자기력의 세기나 방향의 변화에 따라 유도 전기(전원이 없음)가 발생하는 현상. 발전기의 원리.

예 : study.zum.com/book/12763

전자기 유도 : 학습백과zum

 

전력

1초 당 사용하는 전기 에너지. 효율을 평가할 수 있음.

전력 : P = IV = I^2R (단위는 W)

전력량 : Pt = 전력 * 시간 (단위는 Whr)

 

반도체

자유 전자 : 전자 궤도를 이탈하여 물질 내에서 자유롭게 운동하는 '음'전자. 반도체에 전원을 연결하면 +전극으로 이동한다.
자유 전자의 전기량 : -1.6*10^-19C
자유 전자의 질량 : 9.11*10^-31kg

정공 : 반도체 (혹은 절연체)에 대하여 (원래 전자로 채워져 있어야 됨) 원자가띠의 전자가 부족한 상태인 준입자이다. 예를 들어 빛이나 열로써 원자가띠가 전도띠 측에 전이되어서 원자가띠의 전자가 부족한 상태가 된다. 양공은 이 전자의 부족으로부터 생기는 구멍(상대적으로 양의 전하를 가지고 있는 것처럼 보임)이다.

금속 도체와 반대로 온도가 높아지면 저항이 감소한다. 또 불순물 비율과 자기장에 따라 저항이 변할 수 있다.

진성 반도체 : 자유 전자 수 = 정공 수

n형 반도체 : 자유 전자 수 > 정공 수

p형 반도체 : 자유 전자 수 < 정공 수

다이오드 : n형(음극)과 p형(양극) 반도체를 붙임.(전기는 항상 양에서 음으로) 교류를 직류로 출력하는 정류 작용을 함. 전류를 빛으로 바꾸거나 빛을 전류로 바꾸기도 가능함.

트랜지스터 : npn 또는 pnp로 반도체를 붙임. 가운데의 얇은 막인 베이스 반도체가 전류 흐름을 제어한다.

실리콘(Si)는 반도체 핵심 성분.