[솔다/기초다지기] 저항에 대해 배워요

안녕하새옴~Ω

추운 겨울이 가고 봄이 옴

눈치없는 불청객 미세먼지도 옴

미세먼지 싫어하는 솔다도 옴

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오늘은 저항에 대해 배워볼건데요

회로에 많이 사용하는 저항기(Resistor)가 아닌

'전기 저항' 그 자체에 대해 배워볼까 합니다

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저항이란 무엇인가?

위키피디아 가라사대

"전기저항(電氣抵抗, electrical resistance)은 도체에서 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 물리량이다."

출처 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%A0%80%ED%95%AD

어려운 말이 따로 없죠?

도체라고 하면 전기가 통하는 물질이고

'전류의 흐름'은 용어를 좀 순화해서 전류로 보시면 되고

이를 방해하는 정도를 표기한 값이라고 합니다

즉, '전기를 잘 안통하게 해주는 정도가 '저항'이다'라는 말입니다

이런 저항을 가진 부품들을 '저항기'라고 합니다

하지만 그냥 '저항'으로 많이 불립니다

저항값이 높으면 전기가 흐르기 어렵고

저항값이 낮으면 전기가 흐르기 쉽습니다

간단하죠?

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어떠한 물질, 전기를 흘려줄 거라면 도체가 되겠죠?

아무튼 도체의 저항을 결정하는 요소는 4가지가 있습니다

1. 길이 2. 단면적 3. 물질의 종류 4. 온도

설명이 용이하도록 도체는 전선의 형태인 원기둥일때로 가정하여

설명드리겠습니다

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첫번째 요소 [길이]

길이가 길수록 저항값이 커질까요?

아니면 작아질까요?

정답은?

'길이가 길수록 저항값은 커진다'입니다

정확히는 비례해서 커집니다

왜 그럴까요?

커피를 좋아하실지 모르겠지만 빨대로 예시를 들어 설명드리겠습니다

음료가 컵에서 입으로 빨려들어가는걸 전류라고 가정하고

빨대를 전선, 즉 도체라고 생각해봅시다

머릿속에 카페를 상상하시고 음료를 받았다고 가정합시다

두가지 빨대를 선택할 수 있는데요

한가지는 흔히 아는 일반적인 빨대입니다

보통은 카페에서 주는 빨대로 음료를 마시는건 어려운일이 아니죠?

그렇다면 이런 빨대는 어떠실까요?

움푹 패인 두 볼이 보이시나요?

만약 글을 보고 계신 분이 애연가시라면

잠깐이라도 금연을 고민해봄직 한 폐활량이 필요해 보입니다

길이와 저항은 비례하기때문에

저런 길다란 빨대라도 절반으로 잘라서 음료를 마시면

원래 모양보다 2배 쉽게 음료를 마실 수 있습니다

이해하기 참, 쉽죠?

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두번째 요소 [단면적]

단면적이라는 용어가 생소하실 수도 있는데요

말 그대로 잘랐을때의 넓이입니다

사진속 레몬의 둥근 부분의 넓이가 단면적이라고 할 수 있겠죠?

그렇다면 도체의 단면적이 넓을때는

저항값이 커질까요? 작아질까요?

정답은?

'단면적이 커지면 저항값은 작아진다'입니다

이번에는 반비례 관계인데요

다시한번 상상 속 카페로 돌아가봅시다

음료는 아이스 아메리카노가 나왔구요

이번에도 두가지 빨대중에 하나를 골라봅시다

하나는 역시 평범한 그냥 빨대구요

하나는 뜨거운 커피를 시키면 주는 커피스틱빨대입니다

만약 뜨거운 아메리가노라면? 당신의 입천장에 건배

두 빨대중 어느 빨대가 음료를 먹기 쉬울가요?

당연히 일반 빨대겠죠?

음료가 지나다녀야 하는 통로가 넓을수록

음료를 마시기 용이합니다

전기 입장에서 보면

도체의 단면적이 넓을수록

전류가 흐르기 용이하다는 뜻입니다

즉, '단면적이 넓어지면 그만큼 저항값은 내려간다'라는 말입니다

그럴일은 없겠지만 음료를 두배 쉽게 마시고싶을때는

빨대통에서 빨대 두개를 가져다가 동시에 빨아먹으면 되겠죠?

서X앤쿡 가서 자몽에이드를 시키면 빨대 두개주는데
여러분이 솔로라고 놀리는게 아니고 두배로 쉽게 드시라는 배려입니다

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세번째 요소 [물질의 종류]

당연하게도 물질마다 각각 고유의 저항값이 다릅니다

여기서 말씀드리는 물질은 주기율표에 나오는
원소들로 구성된 물질입니다

전기가 얼마나 잘 통하느냐 하는 '전기 전도도'라는 말이 있듯이

전기가 얼마나 안통하느냐 하는 '비저항'(比抵抗)이라는 말이 있습니다

이 비저항의 측정기준은 길이 1m, 단면적 1m²일때를 기준으로 합니다

단위는 Ω.m을 사용합니다

주의하실점은 비저항과 저항값은 동일한 개념이 아닙니다

물질의 비저항에 따라 저항값을 가질 수 있다는 지표일 뿐입니다

비저항이 클수록, 같은 조건에서 큰 저항값을 가집니다

금속이 전기 전도도가 높게 알려저 있듯이

다른 물질에 비해 비교적 낮은 비저항 값을 갖고있습니다

물질	비저항 (단위 : ×10⁻⁸Ω·m)
은	1.47
구리	1.72
금	2.44
알루미늄	2.82
텅스텐	5.6
철	9.7
백금	10.6
납	22

은과 구리가 전도도가 높은만큼 비저항이 낮구요

납은 다른 금속에 비하면 비저항이 높은편이었습니다

금이 항상 1등이 아닙니다
저항값 낮기로는 은이 1등입니다

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마지막 요소 [온도]

각 물질 고유의 온도 계수에 따라
온도가 높아지면 저항도 높아지고
아니면
온도가 높아지면 저항이 낮아집니다

즉, 물질마다 다릅니다

온도가 높아지면 저항이 높아지는 온도계수를 양의 온도계수(PTC)
온도가 높아지면 저항이 낮아지는 온도계수를 음의 온도계수(NTC)
라고 표현합니다

대부분의 금속들은 양의 온도계수를 갖기 때문에
온도가 높아지면 저항도 높아집니다

반면에 반도체와 산화물은 음의 온도계수를 갖고 있어서
온도가 높아지면 저항이 낮아집니다

이런 특성을 통해 센서로 응용하기도 하는데요

온도계수는 온도 범위에 따라 선형적일 수도 아닐수도 있기때문에
너무 어려워질 수 있어 그냥 '(대부분의)금속은 양의 온도계수'이다
정도만 기억해주시면 됩니다

내 머릿속에 저장-☆

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여기까지 저항에 대해 알아봤는데요

유용하게 사용하셨으면 좋겠습니다ㅎㅎ

다음시간에 만나요~