실험목적
1. 도체와 절연체를 구분한다.
2. 여러 종류의 도체와 절연체의 저항을 측정한다.
이론적 배경
전하의 이동을 전류라고 한다. 전하가 잘 이동할 수 있는 물질을 도체라고 하며, 전하가 잘 이동하지 못하는 물질을 절연체라고 한다. 즉, 도체는 작은 전기적 전압에 의해서도 전류가 잘 흐르는 물질이며, 낮은 저항 때문에 전하가 도체를 통해 쉽게 흐른다. 반면에, 절연체는 매우작은 전류가 흐르거나 또는 고유저항이 매우커서 전류가 거의 흐르지 못하는 물질이다.
절연체에 저항계를 연결하면 ∞저항값을 나타낸다. 즉, 개방회로가 될 것이다.
또한 절연물은 충분히 큰 전압이 인가되면 파괴되거나 도체로 변할 수 있는데 이러한 현상을 arc-over라 한다. 그리고 절연물에 갈륨이나 인과 같은 특정 불순물을 첨가하면 어느정도의 도전성을 갖게 되는데 이를 반도체라고 한다.
도체의 예 ) 구리, 은, 금, 알루미늄, 니켈, 철, 텅스텐, 니크롬, 니켈과 크롬의 합금, 탄소
부도체의 예 ) 고무, 나무, 유리, 종이, 플라스틱
전류가 잘 흐르는 폐회로는 전원, 부하, 연결 도체로 구성된다. 만약에 폐회로에 고무줄을 연결한다면 절연체인 고무줄에는 전류가 흐르지 못하므로 폐회로는 개방회로로 바뀔것이다.
도체가 전류를 흐르게 하는 능력을 컨덕턴스라고 하고 G로 나타내며 단위로는 지멘이라 한다. 물질이 갖는 저항의 정도를 고유저항이라 하며 물질의 분자구조에 따라 고유저항이 달라진다. 물질의 저항은 고유저항과 온도 및 크기에 따라 달라진다.
도체의 길이, 단면적, 고유저항과 저항 사이의 관계는 다음과 같이 표현된다.
R : 저항
l : 길이
A : 단면적
: 주어진 온도에서의 고유저항
저항은 길이와 고유저항과 비례하며 단면적은 반비례한다.
도체로 사용되는 원형 도선은 표준 치수(AWG)로 나타낸다. AWG 번호가 클 수록 도선의 직경이 작음을 의미한다.
(Ex) 12번과 15번을 비교 ------- 저항은 15번이 더 크지만 직경은 12번이 더 크다.
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2014.06.19
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