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[Lv2] 6장. 전류 ③ 전기 관련 여러 효과, 패러데이관 복습 및 챕터 복습전기기사/Lv2 전기자기학 2024. 8. 1. 11:52
안녕하세요
공부하는 피카츄입니다
Lv2 전기자기학
6장 3번째 포스팅입니다
이번 챕터의 마지막 포스팅이자
전기 파트의 마지막 내용이
될 것 같네요
전기와 자기 파트로 나눠진
전기자기학 과목에서
2장부터 5장까지는
정지해있는 전하에서의
여러 도체별 전계, 전위, 정전용량 등을
구하는 방법을 알아봤습니다
유전체가 있는 상황과
그 때의 분극현상, 경계조건 등을
살펴본 것도 기억나고
점전하와 평면이 함께
나오는 상황에서는
전기영상법이라는 방식으로
힘을 구할 수 있다는 것도
학습해봤었네요
6장에서는
전기 파트의 마지막 내용으로
'움직이는 전하'에 대한 내용
즉, 전류에 관한 것을
다루고 있습니다
전류의 흐름에 관계되는
저항에 대한 내용을 보고
전류의 종류로 변위전류와
전도전류에 대한 내용까지
있음을 살펴봤습니다
***
Lv2 6장의
마지막 내용으로는
각종 전기와 관련된 현상,
효과들에 대한 내용들,
패러데이관에 대한 내용을
간단히 다시 보고
마무리하려고 합니다
Lv1에서도 다루었던 내용이므로
필요하신 분은 아래 링크를 참고하시면
도움이 될 수 있습니다
[Lv1] 6장. 전류 ② 열전현상 및 여러 전기현상, 패러데이관, 곡률
< 전기적 현상 및 효과 >
전기적인 현상 또는 효과는 크게
'열전효과'와 '압전효과' 로
구분할 수 있습니다
00효과 는 00현상
이라는 말로 서로 바꿔쓰기도 합니다
(열전현상, 압전효과 등)
열전효과는
'열'과 '전기'의 상호작용으로
생기는 현상 및 효과에 대한
내용이고
압전효과는
기계적인 '압력'과
'전기'의 상호작용으로
생기는 현상 및 효과에 대한
내용입니다
< 열전효과 >
열전효과의 종류는
- 펠티에효과(펠티어)
- 제벡효과(제어백,지벡)
- 톰슨효과
가 있습니다
1) 펠티에 효과(Peltier, 펠티어)
서로 다른 두 금속에
전위차를 주면(전류를 흘리면)
열이 발생 또는 흡수(온도차 발생)
전기를 가하면 → 열의 이동
전기를 집어넣을 때
발생하는 결과물이
열과 관련된 내용(열의 발생 또는 흡수)이면
펠티에 효과입니다
'서로 다른 두 금속'
이라는 내용도 중요합니다
(동일 금속이라면 '톰슨효과' 입니다)
2) 제백효과(Seebeck, 지벡, 제어백, 제베크 등)
서로 다른 두 금속에
온도차를 주면
전위차가 발생
(전류가 흐른다)
열에너지(온도차) → 기전력(전기) 발생
펠티에효과와 반대로
열과 관련된 내용(온도차)을
인풋으로 넣을 때
결과물로 전위차라는
전기와 관련된 것이
나온다면 제백효과입니다
역시 '서로 다른 두 금속'
이라는 내용도 중요합니다
펠티에와 제백효과는
둘다 서로 다른 금속에서
작용하는 효과이고
서로 반대효과를 나타냅니다
전기의 이동(전류)을 통해 열의 이동을
만들어내는 것이 펠티어효과
열의 이동을 통해 전기의 이동(전류)을
만들어내는 것이 제백효과
인 셈이지요
3) 톰슨효과(Thomson)
동일한 금속에서
온도 구배가 있을 때
(쉽게 말해 온도차가 있을 때)
전류를 흘려주면
열의 흡수 또는 발생이
일어나는 현상입니다
온도차+전류 라는 인풋으로
열의 흡수 또는 발생 이라는
'열'과 관련된 결과물이
나타난다고 보면 됩니다
톰슨효과의 키워드는
'동일한 금속' 입니다
(동종 금속, 단일 금속, 같은 금속 등)
( 같은 종류의 금속 2개가 아니라
하나의 금속, 자기자신을 말하는 것입니다 )
세세한 각 현상의 이해보다는
결론적으로 저 세 개 효과를
답을 골라낼 수 있는 키워드를
구분하여 잘 알고 있으면 됩니다
---
일단 '서로 다른 두 금속' 이면
'제백' 아니면 '펠티에' 인데
결과물이 전기와 관련된 것
(전류, 전위차, 기전력, 열기전력 등)
이면 제백효과이고
(열기전력이라고도 표현하는 경우가
간혹있는데 열기전력도 '기전력' 이므로
전기쪽, 기전력에 초점을 맞춘 것으로 봅니다)
결과물이 열과 관련된 것
(열의 흡수나 발생, 온도차 등)
이면 펠티에효과 입니다
한 쪽을 제대로 암기하면
반대쪽은 그와 반대라고
생각해주면 덜 헷갈릴 거라
생각하는데요
이전에 제가 공부하며 속해있던
오픈채팅방에서 어떤 분의 닉네임이
'열이펠펠티어' 였던 것이 지금도
기억에 남습니다
결과물이 열과 관련되면
펠티에라고 했는데
열이 펠펠 튄다는 이미지로
연상하니 도움이 되었던 기억이
있어서 보시는 분들도
암기에 도움이 되셨으면 좋겠네요
만약
'서로 다른 금속' 이 아니라
'동일한 금속' 이라는 말이 보이면
결과물이 열이든 전기든
구분할 필요도 없이 무조건
톰슨효과입니다
톰슨효과의 '톰'과
동일한 금속의 '동' 에서
톰과 동의 글자 모양, 획의 모양이
비슷함을 연상해서
동→ 톰 으로 기억하셔도 좋습니다
암기용으로 다시 정리하면
'동일한 금속' 이면
☞ 톰슨효과 ( 동→ 톰 )
'서로 다른 두 금속' 이면
'펠티에' 아니면 '제백' 인데
결과물이 '열' 과 관련된 내용이면
☞ 펠티에효과 (열이펠펠티어 )
결과물이 '전기' 관련 내용이면
☞ 제벡효과
이렇게 정리할수 있습니다
***
< 압전효과 >
열전효과 3가지를 정리했습니다
열과 전기의 상호작용에 대한
내용이었고
이번엔 기계적인 압력과 전기의
상호작용인 압전효과에 대한
내용입니다
압전효과는 그 자체로도
시험에 나오는데요
기계적인 힘(변형력)을 가할 때
전위차가 발생하는 현상으로
이해하시면 되고
'기계적' 이라는 말이 나오면
압전현상, 압전효과를
답으로 체크하시면 됩니다
압전효과, 압전현상의
두 가지 종류로
'종효과'와 '횡효과' 가
있습니다
압전효과에 대해
기계적 응력으로 전기적 분극이
발생한다고 표현하기도 하는데
그 중 '종'과 '횡'을 구분하는
키워드의 기준을 문제에서 찾으면
전기 분극이
기계적 응력에 수직한 방향
→ 횡효과
전기 분극이
기계적 응력과 동일한 방향
→ 종효과
으로 구분할 수 있습니다
'수직한 방향' 이면 횡효과
'동일한 방향' 이면 종효과
인 것이죠
이것도 동일한 방향의 '동'과
종효과의 '종' 이 글자모양이
비슷함을 연상해서 연결해
암기해주시면 도움이 될 것 같네요
***
< 패러데이관, 곡률 >
마지막으로
패러데이관과 곡률에 대한
내용이 있었는데
Lv1의 내용에서 추가되는
부분이 없으므로
문제 보기에 자주 나오는 내용을
언급하고 마무리하겠습니다
패러데이관이라는 말이 나오는
문제는 틀린 설명을 고르는
말 문제로 나오는데 특히
'전속밀도와 같지 않다' 가
틀린 보기로 많이 나옵니다
해당 문장을 잘 보고
패러데이관의 밀도가
전속밀도와 같다 가
되어야 맞는 말인데
패러데이관의 밀도가
전속밀도와 같지 않다 라고 하면
틀린 문장으로 답 체크하시면 됩니다
곡률과 관련된 내용에서는
곡률이 크다는 것이 뾰족한 것의
의미, 많이 휘어졌다는 의미로
곡률이 크면 곡률반지름은 작아지고
곡률이 클수록 표면전하밀도가 크다
라는 것을 기억하시면 됩니다
내용은 여기까지입니다
문제 몇개로 정리해보고
마무리하겠습니다
***
(문1)
(풀이)
현상 또는 효과를 묻는 문제인데
압전현상, 압전기현상의
종류중 하나를 묻는 문제네요
'기계적' 이라는 말이 나오면
압전현상을 답으로 체크하면
된다고 했는데
이미 문제에서 압전기 현상에서
라고 언급되어 있네요
압전기 현상의 종류 중 하나를
고르는 게 됩니다
압전현상의 종류는
종효과와 횡효과가
있다고 했었고
둘을 구분하는 기준은
문제에서 언급한 방향이
수직한 방향이냐
동일한 방향이냐
로 구분한다고 했습니다
'수직한 방향' 이면 횡효과
'동일한 방향' 이면 종효과
이므로
문제에서 '수직한 방향' 이라고
했으니 '횡효과' 가 답이 됩니다
답은 ②번입니다
답) ②
(문2)
(풀이)
현상, 또는 효과를 묻는 문제네요
보기를 보니 펠티에, 제백, 톰슨
같은 것들이 보이는걸 보니
열전현상의 종류를
구분하는 문제인 것 같습니다
문제 맨앞에 보니
'동일한 금속' 이라는 말이
나오네요
'동일한' 이라는 말이 보이면
뒤에 결과물이 열이든 전기든
상관없이 '톰슨효과' 입니다
'동'과 '톰'이 비슷하게 생겼다고
연상하면 된다고 했었지요
답은 ④번입니다
답) ④
(문3)
(풀이)
패러데이관에 대한
설명 문제네요
여러가지 내용이 있지만
패러데이관에서는
전속밀도가 같지 않다 라는 설명이
오답보기로 자주 나온다고 했었죠
보기 ③번에
패러데이관의 밀도는 전속밀도와 같지 않다
라는 말이 보이네요
패러데이관의 밀도는
전속밀도와 같으므로
틀린 설명입니다
'패러데이관'이 등장하는 문제는
일단 보기에 '전속밀도' 라는 말이
등장하는 보기가 있는지
보면 확률이 높고 빠르게 풀 수 있겠네요
답) ③
(문4)
(풀이)
현상 또는 효과에 대한
문제입니다
최근의 기출 또는
복원된 문제에서는
효과들 이름을 영어로
묻는 경우가 종종 있으니
영어발음으로도 한번씩
봐두는게 좋습니다
보기를 보니 열전현상의 종류 중
하나를 묻는 문제인것 같네요
'두 종류의 금속' 이라고 했으니
톰슨은 아니고
펠티에와 제벡 중 하나입니다
이후 내용을 읽어보면
전류를 흘리면 → 열의 흡수 또는 발생
이라는 내용입니다
전기를 넣었을 때 열이 결과물로
나타나는 효과는
펠티에 효과입니다
결과물이 '열' 과 관련된 효과는
'열이펠펠티어' 라고
기억하자고 했었죠
답은 ③번입니다
답) ③
(문5)
(풀이)
현상 또는 효과를 묻는
문제입니다
문제에서 '기계적' 이라는 말이
보이면 '압전효과'를 답으로
체크하자고 했었네요
마침 압전효과가 보기에 있네요
간단하게 답을 체크할 수 있습니다
답은 ③번입니다
답) ③
(문6)
(풀이)
마지막 문제입니다
정전계 전하의 대전상태에 대한
설명문제네요
하나씩 보겠습니다
① 전하는 도체 표면에만 분포하고
내부에는 존재하지 않는 것 맞습니다 ( O )
-----
② 도체 표면은 등전위면으로
전위가 같습니다 ( O )
-----
③ 전계는 도체 표면에
수직입니다 ( O )
2장의 전기력선 설명을 보면
조금 더 와닿으실 수 있습니다
(전계의 방향은 전기력선의 방향과 같은데
전기력선의 방향은 도체 표면에 수직이면서
등전위면에 수직입니다)
-----
④ 표면전하밀도는
곡률 반지름이 작으면 커집니다
곡률 반지름이 작다는 말은
곡률이 크다는 말로
곡률이 크면 표면전하밀도는
크다고 했었죠
따라서 곡률 반지름이 작으면
표면전하밀도가 작다고 설명했으므로
틀린 설명입니다 (X)
틀린 것을 고르는 문제이므로
답은 ④번입니다
답) ④
***
Lv2 6장의 전체 내용은
여기까지입니다
6장 전체 내용을
지금까지 본 전기자기학 내용의
큰 그림에서 다시
리뷰하고 마무리하겠습니다
전기자기학의 내용 중
2장에서 6장까지를
전기 파트의 내용으로
다루었습니다
이제 전기파트의 내용이
마무리가 되는 셈인데요
2장부터 5장까지는
정지해있는 전하의 공간에서
여러 전하와 도체가 받는 힘 등을
전계, 전위, 정전용량 등을 구하며
알아보았습니다
주로 2장에서 전계와 전위
3장에서 정전용량을 구했고
4장에서는 매질이 진공이 아닌
유전체일때 일어나는 분극현상과
경계면에서 일어나는 현상들을
공부했습니다
5장에서는 점전하와 접지된 평면이
같이 나오는 상황에서 기존의 방식으로
힘을 구할 수 없을 때
전기영상법이라는 방식을 활용하는
내용을 공부했었죠
이제 6장으로 넘어와서는
정지해있는 전하가 아닌
움직이는 전하인 전류에 대해
저항과 전류를 살펴보았네요
이번 포스팅까지 해서
각종 전기적 현상 등을 다루고
마무리가 됩니다
6장의 내용을
Lv1에서 학습한 목차는
아래와 같습니다
6장. 전류
1) 저항과 옴의법칙, 저항과 정전용량의 관계
2) 열전현상 및 여러 전기현상, 패러데이관, 곡률
여기서 Lv2에서 학습한 내용을
추가해서 표시해보면
아래와 같습니다
--
6장. 전류
1) 저항과 옴의법칙, 저항과 정전용량의 관계
┗ 컨덕턴스, 저항률, 초전도체
2) 열전현상 및 여러 전기현상, 패러데이관, 곡률
3) 전류 및 전류밀도(전도전류, 변위전류)
--
Lv1에서 학습한 내용과
Lv2에서 추가된 내용을
구분하는데 도움이 되셨으면 좋겠습니다
6장 전체 내용을
요약한 내용은
아래와 같습니다
( 빨간 박스 안의 큰 검정글씨 부분이
큰 목차 부분입니다
체계적으로 보는데 도움이 되시면
좋겠습니다 )
***
6장까지해서
전기 파트의 내용이
마무리가 되었네요
7장부터는
자기 파트로 넘어가게 됩니다
다음 포스팅에서는
자기 파트로 넘어가기 전에
2장부터 6장까지의
전기 파트 내용을
전체적으로 정리하려고 합니다
도움이 되셨으면 좋겠습니다
감사합니다!
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