EP9. 저항이란 무엇을까요

앞선 글에서 전압(전압, 전위, 전위차), 전류에서 대해서 알아보았습니다.

 

이번 글에서는 저항(Resistance)에 대해서 써보겠습니다.

 

저항(Resistance)

 

누구나 초등학교 실험 시간때 한번은 봤을법한 저항입니다. 그 시절이 기억나시나요?

저기 색깔 띠에 따라서 저항값이 몇인지를 단순 덧셈으로 계산하곤 했었습니다.

오늘은 이 저항이라는 것에 대해 알아보고자 합니다.

 

저항이라는 단어를 들으면 어떤 생각이 딱 떠오르나요?

 

그대로 두면 무엇인가가 잘 흐르거나 돌아가거나 하는 것에,

저항이라는 것을 가져다 두면 흐르거나 돌던 것들이 잘 못흐르거나, 잘 못 돌게 되는 것이죠.

 

전기에서도 저항은 똑같은 작용을 합니다.

 

전위차가 있는 두 지점에 도체(Conductor)를 연결하면 자유전자가 쉽게 이동하여 전류가 흐르게 됩니다.

이때 자유전자가 흐르는(전류가 흐르는) 길에 저항이라는 것을 두면, 자유전자가 혹은 전류가 잘 못흐르게 됩니다.

이 상황을 다른 시점으로 바라보면 자유전자 혹은 전류의 흐르는 힘을 이용해서 어떤 일을 해낼 수 있습니다.

 

그러면 저항은 두가지 종류가 있는 것입니다.

 

우리가 의도해서 어떤 일을 해내는 저항

우리가 의도치 않았는데 생기는 저항

 

이 두가지를 알아보겠습니다.

 

1. 우리가 의도해서 어떤 일을 하는 저항 (=전기부하)

 

우리가 일상생활에 사용하는 모든 전기부하는 저항입니다. 형광등, 선풍기, 냉장고, 전기렌지 등등 콘센트에 벽에 있는 스위치로 켜거나, 콘센트를 꼽아 사용하는 물건, 배터리를 껴서 쓰는 모든 물건을 말합니다.

이런 전기부하들은 자유전자 혹은 전류가 흐르는 힘을 이용해서 동작하게 됩니다.

 

전기부하의 예 - 에어컨, TV, 전등 등등

전기부하가 원래 흐르던 전류의 힘을 이용했으니, 전기부하가 이용한만큼 전류의 힘은 떨어지게 되겠지요.

 

또한 회로에서 의도적으로 저항을 사용해서 전압을 분배합니다.

이 얘기를 쉬운 예로 풀어보면 다음과 같습니다.

우리집에는 220V 전압만이 들어옵니다. 하지만 여러분이 사용하는 가전제품의 정격전압을 한번 찾아보세요.

어떤것은 DC 12V 라고 적힌것도 있고, 5V라고 적혀있는 것도 있을 것입니다.

그럼 어떻게 220V의 콘센트에 전기를 꼽아서 12, 5V등의 전압으로 바꿔서 사용할까요?

이때 바로 저항을 이용하게 됩니다. 바로 우리가 의도해서 220V를 DC 12,5V등으로 바꾸는 것이지요.

 

2. 우리가 의도치 않았는데 생기는 저항 (=저항)

아까 전위차가 있는 두 지점에 도체(Conductor)를 연결하면 전류가 흐른다고 했습니다.

이때 우리가 생각하는 이상적인 도체라면 전류의 흐름에 아무런 방해가 없어야 합니다.

하지만 현실에선 안타깝게도 그런 이상적인 도체는 없습니다.

 

전류가 도체를 통해 흐르면서 도체의 내부에서 조그마한 저항들에 의해 흐름을 조금씩 잃기도 합니다.

이러한 현상은 우리가 전혀 의도하지 않았고, 원하지도 않은 현상이지요.

그래서 이런 부분을 '저항'이라고 합니다.

 

저항의 예 - 도선에서 발생 하는 열, 철손, 와류손, 풍손 등등

 

저항의 단위와 측정

저항의 단위 : 옴(Ohm) [Ω]

저항의 측정 방법 : 도체(전선)를 통과하는 전류의 양을 측정하여 저항을 측정합니다.

 

 

저항을 결정짓는 요소 : 도체의 재료, 단면적, 길이, 온도

 

R : 저항

ρ : 재료,온도

A : 단면적

L : 길이

 

위의 식을 보시면

도체의 길이가 길수록, 단면적이 작아질수록 저항은 커집니다.

반대로 길이가 짧고 단면적이 넓으면 저항이 작아지겠죠.