전기 저항 - 전기기능사 이론 공부

회로 저항이 앞선 포스팅에서 언급한 저항 기호 R, 단위 기호 Ω(옴, ohm) 이라면, 물성 저항은 재료 고유의 전기 저항값으로 물질의 저항적 물성(物性)을 수량화 시킨 것 입니다. 물질의 종류, 온도, 길이, 단면적에 따라 결정 됩니다.

■ 고유 저항

기호는 ρ(로우, Rho) 또는  를 사용하고 단위는 [Ωㆍm] 또는 [μΩㆍ㎝, 뮤옴]을 사용합니다.

저항률에 따라 도체, 반도체, 부도체를 나눌 수 있는데 다음과 같습니다.

• 도체 :  [Ωㆍm]
  구리/은 = , 백금/주석 = , 수은 =

   

• 반도체 : [Ωㆍm]
  게르마늄 = 1,  규소 =
  

• 부도체 :  [Ωㆍm]
  페놀수지 = , 백운모 = , 석영유리 =

 

부도체는 절연체 또는 유전체라고도 하는에 전기가 잘 통하지 않는 것을 절연물이라 합니다. 전해질은 물에 용해되어 전류를 잘 흐르게 할 수 있는 물질로 소금이나 황산을 예로 들 수 있으며 전해액의 농도가 높을 수록 전류가 잘 흐르게 됩니다.

 

고유저항 로우(ρ)는 어떤 물질의 단면적이 1㎡, 길이가 1m일때의 저항을 말합니다. 동일한 물질이라면 저항은 길이(l)에 비례하고, 단면적(A)에 반비례 합니다. 길이 같은 상태에서 단면적이 작아지거나, 단면적이 같은 상태에서 길이가 길어지면 저항이 높아 집니다. 이것을 식으로 나타내면 아래와 같습니다.

 

[Ω],

 

A가 원형이면 로 게산하면 되는 것입니다. 길이가 일정 할때 도선의 반지름이 5배 커지면 저항은 25배로 작아집니다.

 

전도율(Conductivity)은 고유저항의 역수로 σ 시그마(sigma)로 표기하고 다음과 같이 표현 할 수 있습니다.

 

전도율은 재료의 물성에 국한에 영향을 받지만 전류를 잘 통하는 정도를 나타내는 전도도(컨덕턴스)는 저항(Resistance)의 역수로 재료의 물성 뿐만아니라 길이, 단면적 모두에 영향을 받으므로 아래와 같이 표현 할 수 있습니다.

 

 

퍼센트 전도율은 국제 표준 연동의 전도율()을 100%라고 할 경우 이것과 비교한 전선의 퍼센트 값으로 다음과 같이 표현 할 수 있습니다.

 

 

 

■ 저항의 온도 계수

일반적인 도체는 온도가 상승하면 저항값도 상승하지만(직선적으로 비례해서 증가) 반도체, 탄소, 절연체, 전해액등은 온도가 상승하면 전자 활동이 활발해져서 저항값이 감소 합니다(급격한 저항 감소) 다시 말하면 전도율이 커져서 온도계수가 부(-)의 값을 가지게 됩니다. 온도 계수는 온도 변화에 따른 저항의 변화를 비율로 나타낸 것으로 기호는 알파 이고, 단위는 1/℃ 입니다.

 

 

온도 상승전 저항을 R0, t온도의 저항을 Rt, 온도가 1도 높아 질때  R0의 α0배라고 하면 Rt는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

 

 

 

 

■ 기출문제

※ 이제 기출문제를 통해서 복습해 보겠습니다. "정답보기"를 클릭하면 답을 확인할 수 있습니다.

 

1. 고유저항의 단위는 다음 중 어느 것인가? (정답보기)
   가. Ω·m  나. ℧/m
   다. ℧/㎝  라. ℧m/㎟

 

2. 전선에서 길이 1[m], 단면적 1[㎟]를 기준으로 고유저항은 어떻게 나타내는가?(정답보기)
    가. [Ω]  나. [Ωㆍ㎡]
    다. [Ω/m]  라. [Ωㆍ㎟/m]

 

3. 고유 저항 p의 단위로 맞는 것은?(정답보기)
   가. Ω   나. Ωㆍm
   다. AT/Wb  라. Ω-1

 

4. 반도체의 특성이 아닌 것은?(정답보기)
   가. 전기적 전도성은 금소고가 절연체의 중간적 성질을 가지고 있다.
   나. 일반적으로 온도가 상승함에 따라 저항은 감소한다.
   다. 매우 낮은 온도에서 절연체가 된다.
   라. 불순물이 섞이면 저항이 증가한다.

 

5. 다음 중에서 일반적으로 온도가 높아지게 되면 전도율이 커져서 온도계수가 부(-)의 값을 가지는 것이 아닌 것은?(정답보기)
    가. 구리  나. 반도체
    다. 탄소  라. 전해액

 

6. 절연체 중에서 플라스틱, 고무, 종이, 운모 등과 같이 전기적으로 분극 현상이 일어나는 문체를 특히 무엇이라 하는가?(정답보기)
   가. 도체  나. 유전체
   다. 도전체  라. 반도체

 

7. 도체의 전기저항을 맞게 설명한 것은?(정답보기)
    가. 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다.
    나. 길이에 비례하고 단면적에 비례한다.
    다. 길이에 반비례하고 단면적에 반비례한다.
    라. 길이에 반비례하고 단면적에 비례한다.

 

8. "자기저항은 자기회로의 길이에 ( ❶ ) 하고 자로의 단면적과 투자율의 곱에 ( ❷ )한다." ( )에 들어갈 말은?(정답보기)
   가. ① 비례 ② 반비례 나. ① 반비례 ② 비례
   다. ① 비례 ② 비례 라. ① 반비례 ② 반비례

 

9. 어떤 도체의 길이를 2배 하고 단면적을 1/2로 했을 때의 저항은 원래 저항의 몇배가 되는가?(정답보기)
   가. 2배  나. 4배
   다. 8배  라. 16배
※ 길이에 비례(*2), 단면적에 반비례(*2)

 

10. 주어진 구리선을 단면적이 균일하게 4배의 길이로 늘리려면 저항은 몇 배가 되는가?(정답보기)
   가. 4 배  나. 1/4 배
   다. 16 배  라. 1/16 배

 

11. 어떤 도체의 길이를 n 배로 하고 단면적을 1/n로 하였을 때의 저항은 원래 저항보다 어떻게 되는가?(정답보기)
    가. n배로 된다. 나. n²배로 된다.
    다.  배로 된다 라. 1/n 배로 된다.
※  9번 참조

 

12. 어떤 도체의 길이를 2배로 하고 단면적을 1/3로 했을 때의 저항은 원래 저항의 몇 배가 되는가?
   가. 3배  나. 4배
   다. 6배  라. 9배
※ 길이에 비례(*2), 단면적에 반비례(*3)

 

13. 다음 중 전도율의 단위는?(정답보기)
    가. [Ωㆍm]  나. [℧ㆍm]
    다. [Ω/m]  라. [℧/m]

 

14. 전기 전도도가 좋은 순서대로 도체를 나열한 것은?(정답보기)
    가. 은 → 구리 → 금 → 알루미늄
    나. 구리 → 금 → 은 → 알루미늄
    다. 금 → 구리 → 알루미늄 → 은
    라. 알루미늄 → 금 → 은 → 구리

 

15. 전도도(conductivity)의 단위는?(정답보기)
   가. [Ωㆍm]  나. [℧ㆍm]
   다. [Ω/m]  라. [℧/m]

 

16. 주어진 전선의 지름을 균일하게 2배로 줄였다면 저항 값은 몇 배인가?(정답보기)
    가. 2   나. 3
    다. 4   라. 1/2

 

17. 전선의 길이를 4배로 늘렸을 때, 처음의 저항값을 유지하기 위해서는 도선의 반지름을 어떻게 해야 하는가?(정답보기)
    가. 1/4로 줄인다. 나. 1/2로 줄인다.
    다. 2배로 늘인다. 라. 4배로 늘인다.

 

18. 구리선의 길이를 2배, 반지름을 1/2로 할 때 저항은 몇 배가 되는가?(정답보기)
   가. 2   나. 4
   다. 6   라. 8

 

19. 도선의 반지름이 2 배로 늘어나면 그 저항은 어떻게 되는가?(정답보기)
   가. 4배로 는다.  나. 2배로 는다.
   다. 1/4로 준다.  라. 1/2로 준다.

 

20. 동선의 길이를 2배로 늘리면 저항은 처음의 몇 배가 되는가?(정답보기)
(단, 동선의 체적은 일정함)
    가. 2배  나. 4배
    다. 8배  라. 16배

21. 1[Ωㆍm]는?(정답보기)

   가. 10^3[Ωㆍ㎝] 나. 10^6[Ωㆍ㎝]

   다. 10^3[Ωㆍ㎟/m] 라. 10^6[Ωㆍ㎟/m]