전하의 기초

세상에는 전기를 활용하는 것이 너무나 많다. 당장 우리 옆에 있는 컴퓨터와 휴대폰만 보더라도 우리가 상상하지 못하는 수준으로 많은 전기회로들이 복잡하게 얽혀있다. 만일 우리가 어떤걸 만들어내고 싶다면 그게 어떤 것이든지 전자공학을 피해가진 못할 것이다. 이를 위해서는 전자공학을 이루는 기본적인 요소를 이해할 필요가 있다.

물질의 전하(charge)에 대하여

전자공학을 하기 위해서는 만유인력 만큼 당연한 것이 있다. 바로 전기의 가장 기본적인 법칙에 대한 이해이다! 

 

본격적으로 전압, 전류, 저항에 대해 다루기 전에 전하(charge)에 대해 짚고 넘어가자.

 

전자기력은 (+)와 (-)로 구성되어 있는데 전하q가 양수이냐 음수이냐에 따라 거의 모든 작용 방향이 결정된다. 이때 물체가 가지는 특성이 +이냐 -이냐가 전하(charge)의 정의이다. 전기력에서는 단 한가지만 기억하면 된다. 

 

"같은 극 끼리는 밀어내고, 다른 극 끼리는 끌어당긴다" 

 

이 단순한 법칙 하나가 전자공학의 가장 기본적인 원리이자 가장 핵심적인 원리이다. 

 

전압, 전류, 저항이란 ??

 

다음과 같은 가장 기본적인 회로를 생각해보자. 저 회로에서는 무슨일이 일어날까? 1.5V의 압력이 걸렸으므로 도선에는 강제적으로 전하가 흐를 것이다. 

 

이는 마치 물이 높은 위치에서 폭포처럼 떨어지는 것처럼 전자가 도선을 따라 흐르게 만든다. 도선을 따라 흐른 전자는 LED를 스치고 다시 건전지로 돌아온다. 이 과정에서 LED에서는 전자로 인해 빛이 발생하고 결과적으로 구성된 회로에서는 배터리가 다 될 때까지 빛이 나온다.  

위의 회로에서 전류가 흐를 수 있게 연결된 것을 전자회로(circuit)라고 하고 전자를 흐르게 하는 배터리는 전원(power), 그리고 LED처럼 전류를 사용하는 부품을 부하(load)라고 한다. 

 

참고로 전류는 +극에서 -극으로 흐른다고 정의되어 있는데, 전자의 방향은 그 반대이다. 전자의 흐름을 중심으로 전류의 방향을 설정하는 것이 논리적으로 맞지만 전류가 발견될 당시에는 전자의 존재를 몰랐기에 이렇게 조금은 귀찮은 정의가 생기게 되었다. 

 

정리하자면

 

전압 : 전기적 기전력으로 전자를 이동할 수 있게 하는 힘 (Voltage/unit : V) 

전류 : 전자의 흐름으로 1초동안 흐르는 전기의 양이다. (Ampere/unit : A) 

저항 : 전자의 흐름을 방해하고 제한하는 것, 부하라고도 한다. (Resister/unit : Ω)