1. 개요

 

 

추석이나 설 같은 명절에 고속도로를 보면 차를 타고 고향으로 내려가는 도로는 대부분 꽉 막혀 있지만

반대쪽의 도로는 뚫려있어 차가 쌩쌩 달리고 있는 모습을 볼 수 있을 것입니다. 

만약 우리가 달리고 있는 차선이 3개이나 2배인 6개로 늘어난다면 더 빠르게 갈 수 있지 않을까요?

이러한 것처럼 저항의 크기도 도선의 단면적과 길이에 영향을 받습니다.

오늘은 저항이란 무엇인지 그리고 저항은 어떤 특성을 가지고 있는지에 대해 공부해보도록 합니다.

 

 

2. 저항의 정의

  전하의 흐름을 방해하는 정도, 즉 도선속의 흐르는 전류를 방해하는 것을 전기 저항이라고 하며 크기는 옴(Ω)으로 나타냅니다. 그 값의 크기는 도선의 재질과 단면적, 길이에 따라 달라지게 됩니다. 예를 들어 금속보다 나무나 고무가 저항이 훨씬 더 크고 도선의 단면적(S)이 작을수록, 도선의 길이(l)가 길수록 저항값이 커집니다.

  여기서 l = 도선의 길이, s = 도선의 단면적, ρ = 비저항입니다. (비저항이란 길이가 1m이고 단면적이 1㎡ 인 물질의 전기저항이며 물질마다 고유한 값을 갖습니다.)

 

 

3. 옴의 법칙

  옴의 법칙이란 전류, 전압, 저항 사이의 관계를 나타내는 식으로써 전류의 세기는 두 점 사이의 전위차(전압)에 비례하고, 전기저항에 반비례한다는 법칙입니다.. 1826년 독일의 물리학자 G. S.Ohm(옴)에 의해 발견 된 것으로써 전기 회로 내의 전류, 전압, 저항 사이의 관계를 나타내는 매우 중요한 식입니다.

V = 전압의 크기,  I = 전류의 세기, R = 저항의 크기이다. 

 

 

4. 저항의 연결

저항의 연결은 직렬 연결과 병렬 연결 2가지로 나눌 수 있습니다. 

 

1) 직렬 연결

① 저항이 직렬로 연결되었을때는 전하량 보존의 법칙에 의하여 각 저항에 흐르는 전류는 모두 같습니다. 

② 각 저항에 걸리는 전압 V 는

따라서 합성 저항의 크기는

  

이며 저항을 직렬로 연결하였을 때 합성 저항은 각 저항을 더한 것과 같습니다.

 

2) 병렬 연결

① 저항을 병렬로 연결하면 각 저항에 걸리는 전압이 같습니다.

② 병렬 회로에 흐르는 전류는 전하량 보존의 법칙에 의해 전체 전류와 나누어진 부분의 전류 합이 같다.

따라서 합성 저항의 크기 R은

 

이며 저항을 병렬로 연결하였을 때 합성 저항은 저항의 역수를 합한 것의 역수와 같습니다.

 

 

5. 온도에 따른 저항 값의 변화

물질의 저항값은 온도에 따라 변화할 수 있는데 도체의 경우 온도가 높아질수록 저항이 증가합니다. 반면 부도체나 반도체는 온도가 높아질수록 저항값이 감소합니다. 그리고 온도가 낮아질 수록 저항이 감소하다가 특정 온도가 되면 저항이 0이 되는 물질이 있는데 이러한 물질을 초전도체라고 합니다. 초전도체 물질의 저항 값이 0이 되는 지점을 임계온도라고 하며 초전도체는 자기 부상 열차 · 입자 가속기 · 자기 공명 영상장치 · 전자 소자 등에 이용되고 있습니다.

<온도 변화에 따른 물질의 비저항값 변화>

 

 

6. 색상 띠에 따른 저항의 값

보통의 저항 값은 저항 위에 둘러진 띠의 색상을 통해 몇 옴의 저항인지 판별합니다. 보통 4색띠나 5색띠가 있는데, 일반적인 것은 4색 띠를 사용합니다. 

각 색상은 각각의 숫자를 의미하며 그에 따른 숫자는 아래 그림과 같습니다. 금색과 은색은 오차 값을 표시하는데에만 사용됩니다.

 

저항 값을 구하는 방법은 4색띠의 경우 왼쪽부터 제 1 숫자, 제 2 숫자, 승수, 오차를 나타낸다. 승수라는 것은 10의 몇 승인지를 나타내는 것입니다.

아래의 그림을 예로 들면 제 1숫자는 초록(5), 제 2 숫자는 파란색(6), 승수는 검은색(0)입니다. 따라서 이 저항의 값은 56 x 10^0 = 56 옴이며 오차값은 5%입니다.

 

5색띠의 경우 왼쪽부터 제 1 숫자, 제 2 숫자, 제 3 숫자, 승수, 오차를 나타냅니다. 아래의 그림의 경우 제 1숫자는 빨강(2), 제 2 숫자는 노랑(4), 제 3 숫자는 검정(0), 승수는 갈색(1)입니다.

따라서 이 저항의 값은 240 x 10^1 = 2400 옴 즉, 2.4K옴이며 오차값은 5%입니다.