전기 저항

1 개요

Electric Resistance

전기력에 대한 저항으로 보통 전자회로에 적용되는 말. 기본적으로 전기 회로에서 전류가 흐르는 것을 방해하는 정도를 얘기한다. 한마디로, 전기가 얼마나 안통하나를 이야기하는 수치.[1] 전기 회로 전체의 저항은 옴의 법칙을 통해서 구한다. 옴의 법칙은 다음과 같다.

R=전기 저항, V=전압, I=전류라고 하면,

[math]\displaystyle V=IR , I=\frac{V}{R} , R=\frac{V}{I} [/math]
라는 법칙이 성립한다.

이때 단위는 과학자 게오르크 시몬 옴의 이름을 따서 만든 으로, 오메가라고 읽는 Ω 기호를 써서 표시한다. 예를 들자면, 1A의 전류가 흐르는 전기전압이 1V라면 저항이 1Ω. 또 회로에 가해지는 전압이 10볼트인데 저항이 5Ω 라면 전류는 2A로 팍 낮아진다.

옴의 법칙은 키르히호프 제 2법칙의 가장 기본적인 형태라고 볼 수 있는데, 일단 가장 기본적인 폐회로에서 통한다고 보면 된다.

전자회로 부품 중 저항이라는 걸 들을 수 있는데, 정식 명칭은 저항기로서 만약 인공적으로 전기적 저항을 만들어 내야 할때 이런 부품을 사용하는 것. 인공적인 저항은 저항기를 통해서 만들고 조절할 수 있다. 공랭 쿨러가 필요 이상으로 너무 빨리 돌아서 소음을 낼 때 이걸 사용해서 회전속도를 낮출 수 있다.

저항이 만들어지는 가장 큰 이유는 바로 전자끼리의 충돌, 전기가 흐르는 도체에 섞여있는 불순물. 아무리 금속이 깨끗하더라도 그 안에 있는 여러 불순물이 전자의 흐름을 방해하게 되는데, 그에 따라 어쩔 수 없는 비원활이 생성되게 된다. 또는 전자끼리 달리면서 충돌하는 경우도 생길 수 있는데, 이런 행동들이 기본적으로 전류의 흐름을 제지하게 된다. 이 때문에 에너지의 손실이 생기는데 이것이 바로 이다.

온도가 일정 온도보다 낮아질 경우 저항이 0이 되는 현상을 초전도 현상이라고 한다.

2 저항값

저항값은 물체의 종류와 구조에 따라 다르다. 도체의 저항은 네가지 요소에 의존하는데, 재료, 길이, 단면적(굵기), 그리고 온도이다. 응집물질물리학에서는 여기에 띠틈이 추가된다.
  • 재료 : 어떠한 물질은 다른 물질보다 더 많은 저항을 제공한다. 이것은 저항이 재료 안에 존재하는 자유전자수에 의존하기 때문이다.
    • 띠틈 : 전기가 흐르기 위한 최소한의 에너지 수준. 재료의 고유 특성 중 하나이다.
  • 길이 : 전선의 도체의 길이가 길수록 저항이 커진다. 즉, 저항은 전선길이에 비례한다.
  • 단면적: 저항은 도체 단면적에 크기에 반비례하여 변한다. 즉, 전선이 굵을수록 단위 길이당 저항이 더 작아진다.
  • 온도 : 대부분의 도체는 온도가 올라갈수록 저항값이 커진다. 이는 온도가 올라가면 도체내부의 분자운동이 활발해져서 전하의 흐름을 방해하기 때문이다.

같은 도체라 하더라도 도체의 크기나 모양에 따라서 저항이 바뀌는데 도체의 길이기 길면 저항이 커지고 도체의 단면적이 넓어지면 저항이 작아진다. 따라서 저항은 R = ρl/A l는 도체의 길이, A는 도체의 단면적이다.ρ는 비저항으로 물체의 고유한 성질이다.

이것을 이용해 저항의 직렬연결, 병렬연결 계산법을 쉽게 증명할 수 있는데, 직렬연결은 도체의 길이가 길어지는 효과이고, 병렬연결은 도체의 단면적이 넓어지는 효과이기 때문이다.
  1. 다만 이것만으론 전도체부도체반도체를 분류하는 것은 곤란하고, 띠틈이라는 개념이 추가돼야 한다.