전기는 어떻게 생성하는 걸까? *전하, 전위차, 전기장 쉬운 정리 요약

 

 

 

 '전하(Charge)'란 무엇일까?

 

✅'전하(Charge)'란 전기력을 발생시키는 물질의 특성을 의미한다.

 

✅물질의 가장 기본적인 구성요소는 원자이며, 원자를 구성하는 것은 입자이다.

 

✅입자는 중성자(핵), 양성자와 전자로 구성된다. 이때 양성자는 양전하(+)를 띄고 있으며, 전자는 음전하(-)를 띄고 있는 입자다.

 

✅그리고 양성자와 전자가 '전하'를 운반하고 이로서 전기력을 발생시킨다.

 

*양성자와 전자의 개수는 물질마다 다르다. 그러나 단순히 양성자(양전하)와 전자(음전하)의 개수가 물질을 결정하는 것은 아니다. 수소의 경우 양성자와 전자가 1개로서 중성을 띤다. 그러나 수소 말고도 중성을 띄는 알칼리 금속들이 있다. (리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등)

 

**따라서 양성자와 전자의 개수 외에 어떻게 배열과 결합이 됐는지에 따라 물질의 성질이 달라질 수 있다.

 

**모든 물질은 전하를 띄고 있지만, 전자가 쉽게 움직일 수 없도록 결합된 물질들은 전기가 통하지 않는다. 에너지를 가해도 전자가 움직이지 않기 때문이다.

 

 

 

 그렇다면 전기는 어떻게 발생하나?

 

✅'전기 에너지'는 전기적 위치 에너지의 차이. 즉, 전위차(=전압)에 의해 발생한다.

 

✅양전하와 음전하가 분리되면 전기적 위치 에너지가 생성된다. 양전하와 음전하 사이의 분리된 거리가 멀수록 위치 에너지는 높아진다.

 

✅전하가 분리되면 전기장이 형성되는데, 음전하를 띄고 있는 전자는 전기장의 방향으로 힘을 받아 이동한다. *전선, 회로 등의 경로가 있으면 그쪽으로 이동함

 

✅전자가 이동하면서 전류가 발생. 즉, 전기 에너지가 생성된다.

 

 

 

 정리하면 아래와 같다.

 

✔모든 물질은 양전하(+)와 음전하(-)를 가지고 있으며, 이를 분리하면 전기적 위치에너지 차이가 발생하며 전기 에너지가 생성됨

 

✔화력, 풍력, 수력 등에 발전소에서 전하를 분리하여 전위차를 생성해 전기 에너지를 생성한다.

 

✔이때 각 가정으로 송전선을 통해 전기 에너지가 이동한다.

 

✔가정으로 전달된 전기 에너지는 집 안에 있는 배선에서 전위가 높은 쪽으로 이동하여 가전제품에 전력을 공급한다.

 

 

 전자는 전위가 낮은 곳(-가 많음)에서 높은 곳(-가 거나 +가 많음)으로 이동한다.

 

✔전위차로 인해 전기 에너지를 생성하며, 생성된 전기 에너지는 전위가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하여 전력을 공급한다.

 

✔전위가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동할 때 전자의 흐름으로 전류가 발생한다.

 

✔전류가 양극(+)에서 음극(-)으로 흐르는 것으로 설명이 될 때가 많은데, 이건 과학현상을 쉽게 설명하기 위한 일종의 약속된 부분이다. *예전 과학계에서 음전하를 발견하기 전에 양전하로 전류의 흐름을 설명하던 것이 지금까지 이어진 것.

 

✔그러나 실제로 전류의 발생은 전자의 움직임이 중요한 역할을 하며, 전자는 전위가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동한다.