과학(20325)

Ⅱ. 전기와 자기

5. 옴의 법칙

전기 회로에 흐르는 전류의 세기에 영향을 미치는 요인을 알고, 전압, 전류, 저항 사이의 관계를 설명해봅시다.

도입

Q. 검색대가 짧을 때와 길 때, 또 검색대가 가늘 때와 굵을(통과할 수 있는 검색대가 많을) 때 사람들이 통과 하는데에는 어떤 차이점이 있을까요?

검색대가 짧을 때 사람들이 더 빨리 통과할 것이다. 또 검색대가 굵을 때 통과하는 데 걸리는 시간이 더 짧을 것이다.

탐구하기

◎ 활동1 - 저항이란 무엇일까요?

https://cls.edunet.net/play/view.do?e=IR9RBR4ef

못이 여러 개 박혀있는 빗면에 공을 굴리면, 공이 내려올 때 못에 부딪히며 이동에 방해를 받습니다.

빗면의 길이가 늘어나면 공이 내려오는 시간은 어떻게 될까요?

빗면의 길이가 길어지면 길이가 짧았을 때보다 내려오는데 더 많은 시간이 걸린다. 방해를 더 많이 받기 때문이다.

빗면의 길이는 같고 못의 개수는 유지한 채 빗면의 폭만 넓히게 되면 공이 내려오는 시간은 어떻게 달라질까요?

빗면의 폭이 넓어지면 폭이 좁았을 때보다 공이 내려오는데 걸리는 시간이 더 짧아진다.

공이 굴러 내려오는 빗면을 전류가 흐르는 도선 내부에 비유해봅시다.

빗면에서의 못은 도선 속 원자핵으로, 빗면을 굴러가는 공은 전자로 비유할 수 있다. 도선 속에서 전자는 흐름을 방해 받으며 이동한다. 전류의 흐름을 방해하는 정도를 저항(전기 저항)이라고 한다.

◎ 활동2 - 전류의 세기는 무엇에 따라 달라질까요?

https://cls.edunet.net/play/view.do?e=dKmUUEYDj

낮은 곳에서 떨어지는 물에 의해 돌아가는 물레방아보다 높은 곳에서 떨어지는 물에 의해 돌아가는 물레방아가 더 빠르게 돌아갑니다. 물의 높이에 따라 압력이 다르기 때문인데, 전기 회로에 흐르는 전류의 세기 또한 다르게 할 수 있습니다.

전기 회로에 흐르는 전압이 증가할수록 전류의 세기는 어떻게 변하나요?

전압이 증가할수록 전류의 세기도 증가한다(비례 관계). 전류의 세기는 전압에 비례함을 알 수 있다.

전압이 같을 때 두 니크롬선에 흐르는 전류의 세기는 어떻게 변했나요?

니크롬선의 길이가 길수록 전류의 세기가 감소한다(반비례 관계). 회로에 전류가 흐르는 것을 방해하는 정도(저항)가 다르기 때문이다. 니크롬선의 길이가 길어질수록 전자는 이동하는데 더 많은 방해를 받기 때문에 저항이 커지고, 저항이 큰 물체는 전류가 약하게 흐른다. 즉, 전류의 세기는 저항에 반비례한다.

개념 정리하기

1. 전기 저항

1) 저항 : 전기 저항, 전류의 흐름을 방해하는 정도[단위 : Ω(옴)]

① 1Ω : 1V의 전압으로 1A의 전류가 흐를 때의 저항

② 전기 저항이 생기는 이유 : 전류가 흐를 때 전선 속 전자가 원자와 충돌하기 때문

2) 전기 저항과 전류의 관계

・전기 저항이 작으면 전류가 잘 흐르고, 크면 전류가 잘 흐르지 않는다.

3) 전기 저항에 영향을 주는 요인 : 물질의 종류, 도선의 길이, 도선의 단면적

① 물질의 종류 : 물질의 종류에 따라 원자의 배열이 다르므로 원자와 전자의 충돌 정도가 달라져 전기 저항이 다르다.

② 도선의 길이 : 물질의 길이가 길수록 전기 저항이 커진다.(비례)

③ 도선의 단면적(굵기) : 물질의 굵기가 굵을수록 전기 저항이 작아진다.(반비례)

4) 전기 저항을 가진 물질

・거의 대부분의 물질은 전기 저항을 가지고 있으며, 우리가 사용하고 있는 전기 제품은 각각 다른 전기 저항을 가지고 있다. 전열기의 니크롬선, 전구 속의 텅스텐은 적당한 크기의 전기 저항을 가지고 있기 때문에 각각 서로 다른 열이나 빛을 낸다. 구리는 상대적으로 전기 저항이 작아 전기 도선의 재료로 이용된다.

2. 옴의 법칙

1) 전압, 전류, 저항의 관계

① 전압과 전류의 관계 : 저항이 일정할 때 회로에 흐르는 전류의 세기는 전압이 클수록 크다(비례)

② 저항과 전류의 관계 : 전압이 일정할 때 회로에 흐르는 전류의 세기는 저항이 클수록 작다(반비례)

도전하기

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출처: 유튜브

내용구성: 이수영(대구 덕화중)