전류란 무엇인가?

 

1.개요

                                                                                 사진출처: Pixabay(www.pixzbay.com)

 

 

우리는 한번 쯤 강이나, 계곡을 찾아가 본 적이 있을 것이다. 계곡을 가만히 보고 있으면, 계곡물이 산 위에서 아래쪽으로 부지런히 흘러 내려가는 것을 볼 수 있다. 이것은 수많은 물방울들이 물줄기를 따라 높은 곳에서 낮은 곳으로 굴러  떨어지는 현상이다. 이런 물의 흐름을 수류(水流)라 부른다. 이와 같이, 전하들도 전선을 따라 전위가 높은 곳 (+)에서 낮은 곳 (-)으로 흘러간다. 이때 전하의 흐름을 전류(電流)라고 한다. 실제로 전류는 전자들의 흐름이고 전자는 전위가 낮은 곳 (-)에서 높은 곳 (+)으로 이동하지만, 전자가 발견되기 이전에 과학자들에 의해 “전류는 +전위에서 -전위로 흐른다.”고 약속된 이후, 기본개념으로 굳혀졌다.

 

 

2. 전류의 정의
 

 전류란 “단위 시간동안 이동한 전하량”이다. 쉽게, 전류는 “강물이 흐르듯, 전기가 흐르는 것” 이다.  전류를 식으로 표현하면 다음과 같다.

　

여기서, I 는 전류, Q 는 전하량 t는 시간이다.
 

전하량은 “어떤 지점을 흘러간 전하의 총량” 인데, ‘흘러간 물의 양’과 비슷한 개념이라고 생각하자.

 

 

3. 전류의 흐름
 

전류는 물이 높이가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯, ‘전압이 높은 곳(+)에서 낮은 곳(-)으로 흐른다.’.  이것은 전기적으로 ‘+’ 성질을 갖는 양전하를 기준으로 설정된 것이다. 전기적 특성을 띄는 입자, 즉 전하에는 두가지가 있다. ‘+’성질을 갖는 양전하와 ‘-‘성질을 갖는 음전하가 그것이다. 양전하에는 ‘양이온, 전공’ 등이 있으며, 음전하에는 ‘음이온,전자’ 등이 있다. 양전하는 ‘+’에서 ‘-‘로 이동하고, 음전하는 ‘-‘에서 ‘+’로 이동한다. 따라서, 양전하를 기준으로 한 전류는 전압이 높은 ‘+’에서 ‘-‘로 흐르고, 전자는 전압이 낮은 ‘-‘에서 ‘+’로 흐른다. (아래 그림 참조)    

　

그림출처 : 위키백과 (http://ko.wikipedia.org)
여기서, 빨간색 화살표은 전류의 흐름을 나타내고, 초록색 화살표은 전자의 흐름을 나타낸다.

 

 

 

4. 전류의 단위
 

 

 

전류의 단위는 ,SI국제단위로써, 암페어(A)를 사용한다. ‘이것은 50g(그람) 이야.’라고 말하는 것과 같이, ‘이 전류는 1A(암페어)야’.라고 부르는 것이다. 여기서, 보통 암페어는 혼자 쓰이기 보다, 단위 앞에 “n”,“u”,“m” 등의 접두어와 함께 쓰이는데, 이것은 “나노”,”마이크로”,”밀리”라 불리며, 전류값의 크기를 나타낸다. 나노 -> 마이크로 -> 밀리 순  크기가 1,000배 씩 커진다. 즉, 1nA(나노 암페어), 1uA(마이크로 암페어), 1mA(밀리 암페어)는 아래와 같은 크기를 나타낸다.

  1nA= 0.000000001A , 1uA = 0.000001A , 1mA = 0.001A

 

5. 전류의 종류
 

 전류의 종류에는 시간이 흘러도 크기가 일정한 직류(DC)와 시간에 따라 크기가 수시로 변하는 교류(AC)가 있다.

  1) 직류 (Direct Current. DC)

사진출처 : 벡셀 (www.bexel.co.kr)
 

 직류는 한자로는 ‘곧을 직(直) + 흐를 류(流)’, 영어로는 ‘Direct Current’이다.   두가지 모두 “곧은 흐름”으로 풀이할 수 있다. 이와 같이 직류란, ‘곧게 흐르는 전류’, 다시말해 ‘시간이 흘러도 크기나 방향이 변하지 않고 일정하게 한쪽 방향으로 흐르는 전류’를 말한다. 직류는 전기를 보관하기 쉽고 휴대가 간편하여,  우리가 매일 사용하는 휴대폰의 충전지나, 건전지을 통해 휴대 에너지원으로 사용된다.
 

 2) 교류 (Alternating Current. AC) 
　

　

　

　

교류를 한자로는 ‘사귈 교(交) + 흐를 류(流)’, 영어로는 ‘Alternating Current’이다. 두가지 모두 “교차하는 흐름”으로 풀이할 수 있다. 이와 같이 교류란, ‘교차하는 전류’, 다시말해 ‘시간에 따라 크기와 방향이 일정한 주기로 변하는 전류’를 말한다. 교류는 발전(전기를 만드는 일)과 변압(전기의 크기를 바꾸는 일)이 쉽고, 송전(전기를 이동 시키는 일) 시 에너지 손실이 적어서 가정용이나 공업용전기전원으로 사용된다.