전기 저항 및 전도도
소개
전기 저항과 전도도는 재료가 전류에 반응하는 방식을 결정하는 기본적인 특성입니다. 이러한 특성은 전기 시스템을 설계하고, 특정 용도에 맞는 재료를 선택하고, 다양한 기술에서 에너지 효율을 개선하는 데 매우 중요합니다.
전기 저항 및 전도도에 영향을 미치는 요인
재료의 전기 저항과 전도도에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있습니다:
온도
온도가 상승하면 전자 흐름을 방해하는 격자 진동이 증가하기 때문에 대부분의 도체의 저항도 증가합니다. 반대로 반도체에서는 일반적으로 온도가 상승하면 저항이 감소합니다.
재료 구성
재료마다 고유한 저항이 있습니다. 금속은일반적으로 저항률이 낮아 우수한 전도체로 사용되며, 비금속과 절연체는 저항률이 높습니다.
불순물 및 결함
재료에 불순물과 구조적 결함이 있으면 전자의 흐름을 방해하여 저항이 높아질 수 있습니다. 고순도 소재는 일반적으로 저항률이 낮습니다.
물리적 치수
재료의 저항은 재료의 모양과 크기와는 무관합니다. 그러나 재료의 전체 저항은 길이와 단면적에 따라 달라집니다.
금속의 전기 전도도
금속은 전하의 이동을 용이하게 하는 자유 전자가 존재하기 때문에 전기 전도도가 높은 것으로 유명합니다. 금속의 전도도는 합금 및 가공 기술을 통해 특정 전기적 요구 사항을 충족하도록 조정할 수 있습니다.
전기 저항 및 전도도 표
다음은 일반적인 재료의 전기 저항률 및 전도도를 요약한 표입니다. 저항은 일반적으로 옴-미터(Ω-m), 전도도는 미터당 시멘스(S/m) 단위로 측정됩니다.
|
재료 |
저항률(Ω-m) |
전도도(S/m) |
|
은 |
1.59 × 10-⁸ |
6.30 × 10⁷ |
|
구리 |
1.68 × 10-⁸ |
5.96 × 10⁷ |
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금 |
2.44 × 10-⁸ |
4.10 × 10⁷ |
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2.82 × 10-⁸ |
3.55 × 10⁷ |
|
|
철 |
9.71 × 10-⁸ |
1.03 × 10⁷ |
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니켈 |
6.99 × 10-⁸ |
1.43 × 10⁷ |
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5.60 × 10-⁷ |
1.79 × 10⁶ |
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납 |
2.20 × 10-⁷ |
4.55 × 10⁶ |
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1.06 × 10-⁷ |
9.43 × 10⁶ |
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탄소(흑연) |
3.5 × 10-⁵ |
2.86 × 10⁴ |
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6.40 × 10³ |
1.56 × 10-⁴ |
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고무 |
10¹⁴- 10¹⁶ |
10-¹⁶ - 10-¹⁴ |
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유리 |
10¹³ - 10¹⁶ |
10-¹³ - 10-¹⁶ |
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목재(건조) |
10-¹ - 10¹² |
10¹⁰- 10-⁹ |
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물(증류수) |
18.2 × 10³ |
5.49 × 10-⁵ |
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콘크리트 |
10¹⁴- 10¹⁶ |
10-¹⁶ - 10-¹⁴ |
참고
- 금속(은, 구리, 알루미늄 등)은 저항률이 낮기 때문에 우수한 전도체입니다.
- 실리콘과같은반도체는중간 정도의 저항을 가지며 전자 기기에 사용됩니다.
- 고무, 유리, 목재와같은절연 재료는 저항률이 매우 높고 전도성이 떨어집니다.
- 순수한 형태의물(증류수)은 상대적으로 저항률이 높지만 불순물(염분 등)이 있으면 전도도가 크게 높아집니다.
자주 묻는 질문
전기 저항과 전도도의 차이점은 무엇인가요?
전기 저항은 물질이 전류의 흐름에 얼마나 강하게 저항하는지를 측정하는 반면, 전도도는 전류가 물질을 통해 얼마나 쉽게 흐를 수 있는지를 측정합니다.
온도는 금속의 전기 전도도에 어떤 영향을 미치나요?
금속의 경우 온도가 상승하면 격자 진동이 증가하여 전자를 더 효과적으로 산란시키기 때문에 일반적으로 전기 전도도가 감소합니다.
금속이 비금속보다 더 좋은 전도체인 이유는 무엇인가요?
금속에는 격자 구조를 통해 쉽게 이동할 수 있는 자유 전자가 있어 전류의 흐름을 촉진하는 반면, 비금속에는 이러한 자유 전하 운반체가 부족합니다.
불순물이 금속의 전도도를 향상시킬 수 있나요?
일반적으로 불순물은 규칙적인 격자 구조를 방해하여 전자가 흐르기 어렵게 만들어 금속의 저항을 증가시킵니다.
전기 전도도가 높은 소재가 필요한 애플리케이션에는 어떤 것이 있나요?
전기 전도도가 높은 소재는 전기 배선, 전력 전송, 전자 장치, 커넥터 및 스위치와 같은 부품에 필수적입니다.
