전기 저항: 무엇인가?

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전기 저항이란 무엇인가?

저항(또는 옴저항 또는 전기 저항이라고도 함)은 전기 회로에서 전류 흐름에 대한 저항 정도를 나타내며, 단위는 옴(Ω)으로 표시되는 그리스 문자 오메가(Ω)로 측정된다.

저항이 클수록 전류 흐름을 방해하는 장벽이 더 크다.

전도체에 전위차가 가해지면 전류가 흐르기 시작하거나 자유 전자가 움직이기 시작한다. 이때 자유 전자는 전도체의 원자 및 분자와 충돌하게 된다.

이러한 충돌이나 방해로 인해 전자의 흐름 속도 또는 전류의 흐름이 제한된다. 따라서 우리는 전자 또는 전류의 흐름에 대해 어떤 저항이 존재한다고 말할 수 있다. 즉, 전류의 흐름에 물질이 제공하는 이러한 저항을 전기 저항이라 한다.

전도성 물질의 저항은 다음의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다—

물질의 길이에 정비례한다
물질의 단면적에 반비례한다
물질의 성질에 따라 달라진다
온도에 따라 달라진다

수학적으로 전도성 물질의 저항은 다음과 같이 표현할 수 있다.

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

여기서 R은 도체의 저항

$l$ = 도체의 길이

a = 도체의 단면적

$\rho$ = 재료의 비례 상수로 알려진 특정 저항 또는 저항률 이라고 함

1 옴 저항의 정의

도체의 두 개의 리드에 1볼트의 전위를 적용하고 1安倍的提示似乎被截断了。请提供完整的内容，以便我能够继续进行准确的翻译。如果您有更多需要翻译的文本，请一并提供。 $\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

전기 저항은 어떤 단위로 측정됩니까?

전기 저항은 (저항의 SI 단위) 옴으로 측정되며, Ω로 표시됩니다. 옴(Ω)은 위대한 독일 물리학자이자 수학자인 게오르크 시몬 오름의 이름을 따서 명명되었습니다.

SI 체계에서, 1옴은 1볼트 당 1암페어입니다. 따라서,

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

따라서, 저항은 볼트당 암페어로도 측정됩니다.

저항기는 광범위한 값 범위에서 제조되고 지정됩니다. 오움(ohm) 단위는 보통 저항 값을 나타내는데 사용되지만, 매우 크거나 작은 저항 값은 밀리오움(milliohm), 킬로오움(kiloohm), 메가오움(megaohm) 등으로 표현될 수 있습니다.

따라서, 저항기의 유도된 단위는 그들의 값에 따라 만들어집니다. 아래 표에서 보여지듯이입니다.

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

저항의 유도 단위

전기 저항 기호

전기 저항을 나타내는 주요 회로 기호는 두 가지입니다.

가장 일반적인 저항 기호는 북미에서 널리 사용되는 지그재그 선입니다. 다른 저항 기호는 유럽과 아시아에서 널리 사용되는 작은 직사각형으로, 국제 저항 기호라고 합니다.

저항의 회로 기호는 아래 이미지에 표시되어 있습니다.

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전기 저항 공식

저항의 기본 공식은 다음과 같습니다.

저항, 전압 및 전류 간의 관계 (오옴의 법칙)
저항, 전력 및 전압 간의 관계
저항, 전력 및 전류 간의 관계

이러한 관계들은 아래 이미지에 요약되어 있습니다.

저항 공식 1 (오옴의 법칙)

오옴의 법칙에 따르면

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

따라서, 저항은 공급 전압과 전류의 비율입니다.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

저항 공식 2 (전력 및 전압)

전송되는 전력은 공급 전압과 전기 전류의 곱입니다.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

이제, $I = \frac{V}{R}$ 를 위 식에 대입하면,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

따라서 저항은 공급 전압의 제곱과 전력의 비율입니다. 수학적으로,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

저항 공식 3 (전력 및 전류)

우리는 다음을 알고 있습니다. $P = V * I$

위 식에 $V = I *R$ 를 대입하면 다음과 같습니다.

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

따라서 저항은 전력과 전류의 제곱의 비율입니다. 수학적으로,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

교류와 직류 저항의 차이

교류 저항과 직류 저항 사이에는 차이가 있습니다. 간략히 설명하겠습니다.

교류 저항

교류 회로에서 전체 저항(저항 포함, 인덕턴스 반응, 그리고 캐패시턴스 반응)을 임피던스라고 합니다. 따라서 교류 저항은 임피던스라고도 불립니다.

저항 = 임피던스 즉,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

다음 공식은 교류 회로의 저항 또는 임피던스 값을 제공합니다

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

직류 저항

직류의 크기는 일정하므로 즉 직류 회로에는 주파수가 없으므로 직류 회로의 용량성 반응과 유도 반응은 0입니다.

따라서 직류를 공급할 때는 전도체 또는 선의 저항 값만 작용합니다.

따라서 오므의 법칙에 따라 우리는 직류 저항 값을 계산할 수 있습니다.

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

교류 저항과 직류 저항 중 어느 것이 더 큰가?

직류 회로에서는 주파수가 0이므로 스킨 효과가 발생하지 않습니다. 따라서 스킨 효과로 인해 교류 저항은 직류 저항보다 더 큽니다.

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

일반적으로 교류 저항의 값은 직류 저항의 값의 1.6배입니다.

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

전기 저항, 가열 및 온도

전기 저항과 가열

전류(즉, 자유 전자의 흐름)가 도체를 통과할 때, 이동하는 전자와 도체의 분자 사이에 일정한 '마찰'이 발생합니다. 이 마찰을 전기 저항이라고 합니다.

따라서 전기 에너지가 도체에 공급되면 마찰 또는 전기 저항으로 인해 열로 변환됩니다. 이를 전기 저항에 의해 발생하는 전류의 가열 효과라고 합니다.

예를 들어, 저항 R 옴의 도체를 통해 I 암페어가 t 초 동안 흐르면 공급되는 전기 에너지는 I2Rt 줄입니다. 이 에너지는 열 형태로 변환됩니다.

따라서,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

이 가열 효과는 전기 히터, 전기 토스터, 전기 주전자, 전기 다리미, 솔더링 다리미 등과 같은 많은 가열 전기 기기 제조에 활용됩니다. 이러한 기기들의 기본 원리는 같습니다. 즉, 전류가 높은 저항(히팅 요소라고 함)을 통과할 때 필요한 열을 발생시킵니다.

니켈과 크롬의 합금인 니크롬은 구리보다 50배 이상의 저항을 가지고 있습니다.

온도 변화에 따른 전기 저항의 영향

모든 재료의 저항은 온도 변화에 영향을 받습니다. 온도 변화의 영향은 재료에 따라 다릅니다.

금속

순수 금속(예: 구리, 알루미늄, 은 등)의 전기 저항은 온도가 상승할수록 증가합니다. 이 저항의 증가는 일반적인 온도 범위에서 크게 나타납니다. 따라서 금속은 양의 온도 저항 계수를 가집니다.

합금

합금(예: 니크롬, 망간인 등)의 전기 저항도 온도가 상승할수록 증가합니다. 이 저항의 증가는 불규칙적이고 비교적 작습니다. 따라서 합금은 낮은 값의 양의 온도 저항 계수를 가집니다.

반도체, 절연체 및 전해질

반도체, 절연체 및 전해질의 전기 저항은 온도가 상승할수록 감소합니다. 온도가 상승함에 따라 많은 자유 전자가 생성됩니다. 따라서 전기 저항의 값이 감소합니다. 따라서 이러한 재료는 음의 온도 저항 계수를 가집니다.

저항에 대한 일반적인 질문

인체의 전기 저항

인체 피부의 저항은 높지만 내부 저항은 낮습니다. 인체가 건조할 때 평균 효과 저항은 높고, 습기가 있으면 저항이 크게 감소합니다.

건조한 조건에서는 인체가 제공하는 효과 저항은 100,000 오ーム이고, 습기 있는 상태나 피부가 손상된 경우에는 저항이 1000 오ーム으로 감소합니다.

고전압 전기 에너지가 인체 피부에 들어가면 피부가 빠르게 파괴되고, 인체가 제공하는 저항은 500 오ーム으로 감소합니다.

공기의 전기 저항

어떤 물질의 전기 저항은 그 물질의 비저항 또는 특정 저항에 따라 달라집니다. 공기의 비저항 또는 특정 저항은 약 $10^6$ 에서 $10^1^5$ $\Omega-m$ 입니다. 이는 200 C에서 측정된 값입니다.

공기의 전기 저항은 공기가 전류를 저항하는 능력을 측정한 것입니다. 공기 저항은 물체의 앞면과 공기 분자 간의 충돌로 인해 발생합니다. 공기 저항을 결정하는 두 가지 주요 요인은 물체의 속도와 물체의 단면적입니다.

공기의 절연 파괴 전압은 21.1 kV/cm (RMS) 또는 30 kV/cm (피크)이며, 이는 공기가 21.1 kV/cm (RMS) 또는 30 kV/cm (피크)까지 전기 저항을 제공한다는 것을 의미합니다. 만약 공기 중의 정전기 스트레스가 21.1 kV/cm (RMS)를 초과하면 공기의 절연이 파괴되어, 공기 저항이 0이 됩니다.

물의 전기 저항

물의 특정 저항 또는 비저항은 물이 전류를 저항하는 능력을 측정한 것으로, 물에 녹아 있는 염분의 농도에 따라 달라집니다.

순수한 물은 어떠한 이온도 포함하지 않기 때문에 특정 저항 또는 비저항 값이 높습니다. 염분이 순수한 물에 녹으면 자유 이온이 생성되며, 이러한 이온들은 전류를 전도할 수 있으므로 저항이 감소합니다.

고농도의 염분을 포함한 물은 낮은 특정 저항 또는 비저항 값을 가집니다. 반대로 낮은 염분 농도의 물은 높은 특정 저항 또는 비저항 값을 가집니다. 아래 표는 다양한 종류의 물의 비저항 값을 보여줍니다.

물의 종류	저항률 (오름) $(\Omega-m)$
순수한 물	20,000,000
해수	20-25
증류수	500,000
비수	20,000
강물	200
음용수	2에서 200 사이
이온 교환수	180,000