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1. 기전력
그림 . 하나의 저항과 기전력 장치로 이루어진 회로
전하의 흐름을 일정하게 유지하려면 전하의 펌프 같은 것이 필요하다. 이때 전하의 흐름을 일정하게 유지해주는 장치를 기전력 장치라고 한다. [그림 1]은 하나의 저항과 기전력 장치로 이루어진 간단한 회로이다. 보통 기전력 장치는 양극 단자의 퍼텐셜을 음극 단자보다 높게 유지한다. 이에 기전력 장치를 회로에 연결하면 내부의 화학반응에 의해 양전하가 화살표를 따라 음극에서 양극으로 이동한다. 즉 기전력 장치의 내부에서 양전하의 이동 방향은 두 극 사이에 걸린 전기장의 방향과는 반대이다. 고로 기전력 장치 내부에서는 전하를 이동시키기 위하여 일을 하는 에너지 샘이 있어야 한다. 전지나 연료전지에서는 화학적 에너지, 발전기에서는 물리적 에너지, 열전지에서는 온도 차이에 의해 나오는 에너지, 태양전지에서는 태양 에너지가 각각 일을 하는 힘의 원천이 된다.
[그림 1]에서 시간 동안 전하 가 회로 특정 부분을 지나간다고 할 때, 같은 양의 전하가 기전력 장치의 음극으로 들어가서 양극에서 나와야 한다. 이때 기전력 장치는 의 일을 에 해주어야 한다. 이때의 기전력은 회로의 특정 부분을 통과하는 데 있어 통과한 전하량에 대한 한 일의 양으로 나타낼 수 있다.
그림 . 두 전지 A, B와 저항기로 이루어진 회로
기전력의 SI 단위는 이며 볼트의 단위와 같다. 이상적인 기전력 장치는 내부저항이 없는 장치이다. 이때 기전력 장치의 양 끝 사이의 퍼텐셜차는 곧 기전력이 된다. 하지만, 실제 기전력 장치는 내부저항이 있다. [그림 2]는 이상적이고 충전이 가능한 두 전지 A, B와 저항기 및 전류로부터 에너지를 받아 물건을 들어 올리는 전동기로 이루어진 회로이다. 두 전지가 서로 다른 방향으로 연결되어 있으므로, 전류의 방향은 기전력이 더 큰 전지, 즉 전지 B에 의해서 결정된다. 전지 B의 내부 화학에너지는 전류를 제공하는 만큼 줄어든다. 반면에 전지 A의 화학에너지는 전류가 양극에서
…(생략)
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회로 이론에 대한 물리학적 정리.hwp
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