전류에 대해 알아봅시다
우리는 평소에 '전기가 흐른다' 또는 '전기가 올랐다' 라는 표현을 씁니다.
여기에서 전기가 흐르는 것을 과학적으로 이야기 하면 '전류가 흐르는 것'이라고 합니다.
즉, 전류는 전하의 흐름으로, '단위 시간 동안에 흐른 전하의 양'이라고 정의할 수 있는 것입니다.
이번 시간에는 전류에 대해서 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.
시작하기 전에, 전류의 단위로 왜 암페어를 쓸까요?
전류를 측정하는데 사용되는 기본 단위인 암페어(Ampere - A / amp)는
전기 및 자기의 연구에 매진하여 근대 전기학의 기초를 세운 프랑스의 물리학자
앙드레마리 앙페르(André-Marie Ampére, 1775년 1월 20일 ~ 1836년 6월 10일) 에서 따온 것입니다.
프랑스 리옹에서 태어난 그는, 전자기 현상과 전기역학의 연구에 공헌하였으며,
자석에 얼굴을 향하여 발에서 머리로 전류를 통과시키면,
자석의 N극은 그 사람의 왼손 쪽으로 움직인다는 앙페르 회로 법칙을 발견하였습니다.
암페어라는 단위는 1948년 국제 도량형 총회에서 국제 단위로 채택되었습니다.
암페어에 대해 좀더 알아볼까요?
먼저 위에서 언급한 국제 도량형 총회에서 정의한 암페어(Ampere)의 정의를 알아보도록 하겠습니다.
'무한히 긴 두개의 평행한 직선 도체가 진공에서 1m 간격으로 유지될 때,
두 도체 사이에 1m 당 2 x 10^(-7) 뉴턴(Newton - N) 의 힘을 생기게 하는 일정한 전류입니다.
즉, 두 직선 도선이 서로 1m 떨어져 있고 같은 크기의 전류가 흐를 때,
1m 당 2 x 10^(-7) N 의 힘이 작용하면, 두 도선에 흐르는 전류는 1A 가 되는 것입니다.
전압에서 이야기한 6.25 x 10^18 개의 전자를 이용할 수도 있습니다.
1A 는 1초 동안 도선의 한 단면을 6.25 x 10^18 개의 전자가 지나갈 때 전류의 세기라고 말할 수 있습니다.
전류와 전자는 왜 반대방향으로 흐를까?
전류와 전자의 방향이 반대인 이유는 한마디로 역사 탓입니다.
전압에 대한 글에 언급한 볼타 전지가 1800년에 개발되면서 전류의 개념이 정립되고,
그 후 약 100년이 지난 1987년에 전자의 흐름이 발견되었기 때문입니다.
1800년대에 전류의 흐름이 전자의 흐름이라는 것을 알지 못했던 과학자들은 전류의 방향을
전지의 (+)극에서 도선을 따라 (-)극으로 흐른다고 약속해버린 것입니다.
그 후 전류가 전자의 흐름이라는 것이 밝혀졌지만 전류의 방향은 그대로 사용해도 문제가 없다고 판단해,
전류는 (+)극에서 (-)극으로, 전자는 (-)극에서 (+)극으로 이동하는 것으로 규정하게 된 것입니다.
전자의 속도는 얼마나 될까요?
우리는 흔히 전기의 속도와 빛의 속도를 동일한 뜻으로 사용합니다.
실제로 전자의 속력은 약 1mm/s 이하로 매우 느립니다.
전자가 1초에 1mm 도 못가는데 어떻게 스위치를 연결하면 바로 전원이 들어오는 걸까요?
그것은 이미 도선에 전자가 가득 차 있어, 전원을 연결하는 순간
전자들이 이동하여 전원을 킬 수 있는 것입니다.
예를 들어 수도꼭지와 연결된 호스에 물이 나오는 것과 비슷한 경우라고 볼 수 있습니다.
호스 안에 물이 전혀 없는 경우, 수도꼭지를 튼 다음 호스에서 물이 나올 때까지 일정 시간이 걸리지만,
호스 안에 물이 가득 차 있다면 수도꼭지를 트는 동시에 물이 나오는 것과 같은 경우입니다.
참고
위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current
두산백과 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1139502&cid=40942&categoryId=32372
학생백과 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3389529&cid=47338&categoryId=47338