도체는 어떻게 해서 전기가 통하게 되는지요?
나무 같은 부도체는 전기가 통하지 않는데 금속 같은 도체는 전기가 통합니다. 이렇게 도체가 전기를 통하게 하는 것은 무슨 현상으로 인한 것인지요?
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
도체는 물질 내 자유전자가 많기 때문입니다
자유전자는 말 그대로 자유롭게 움질일 수 있는 전자로 이것이 많으면 전자의 이동이 많기 때문에
전류가 잘 흐르며 이를 도체라고 합니다
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.도체는 전기를 통하는 물질로, 전기적으로 중성인 원자들이 매우 밀집하게 배치되어 있습니다. 전기가 통하는 과정은 전자의 이동으로 설명됩니다.
도체 내의 원자는 양성자와 전자로 구성되어 있으며, 양성자는 원자핵에 위치하고 있습니다. 반면, 전자는 원자의 외부 궤도에서 움직이는데, 이전자는 자유전자(free electron) 라고 부르며, 외부의 전기장의 영향을 받아 원자와 분리된 상태로 존재합니다.
전기장이 도체 내부를 통과하면 자유전자들은 전기장의 영향을 받아서 이동하게 됩니다. 이동하는 도중에 자유전자는 도체 내 다른 원자와 충돌하며 에너지를 전달하게 됩니다. 이러한 충돌은 전자의 이동 방향을 바꾸게 됩니다. 그러나 전기장이 계속해서 인가되면 충돌 후에도 전자는 다시 전기장의 방향으로 이동하며 이 과정에서 전류가 흐르게 됩니다.
전류가 흐르는 양은 전자의 이동량과 직접적으로 관련이 있으며, 전류의 강도는 전자의 이동 속도와 밀도에 영향을 받습니다. 이러한 원리를 바탕으로 도체는 전기를 통해 전류를 전달하며, 다양한 전기 회로와 장치에서 이를 활용합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
도체의 내부 전자 중에는 자유전자라는 것을 가지고 있습니다.
즉, 금속을 구성하고 있는 원자 속의 일부 전자는 자유전자라는 상태로 되어 있어서 금속 내를 자유롭게 돌아다닐 수 있습니다.
그래서 이 자유전자를 통해 전기가 이동할 수 있는 것입니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
도체가 전기를 전도할 수 있는 이유는 그 안에 있는 전자들이 자유롭게 이동할 수 있기 때문입니다. 도체는 보통 금속이나 염화물 등이며, 이러한 물질은 결정 구조를 이루는 원자들이 전자를 공유하거나 이온화되어 전자를 잃어버리게 되어, 이전에 있던 전자들이 자유롭게 이동할 수 있는 자유전자라는 것을 가지고 있습니다.
전기가 흐르기 시작하면, 전자들은 자유롭게 움직여서 전류를 형성합니다. 이때 전자들은 전류를 이루는 전자들끼리 서로 부딪히면서 에너지를 잃어갑니다. 이렇게 전자들이 서로 부딪히면서 이동하면, 전기가 흐르면서도 열에너지가 발생합니다.
도체와 부도체의 전기 전도성 차이는 전자의 이동성에 기인합니다. 도체는 전자가 자유롭게 움직일 수 있는 물질로, 이를 자유 전자(free electrons)라고 합니다. 반면, 부도체는 전자의 이동이 제한되어 전기를 통하지 않습니다.
금속 같은 도체에서는 금속 원자들이 전자를 외부 전자 껍질(발렌스 전자)에서 떼어내어 전체 구조에 공유됩니다. 이렇게 떼어진 전자들은 금속 결정 구조 내에서 자유롭게 움직일 수 있으며, 전류를 생성하고 전기를 전도할 수 있습니다.
전압(전기 에너지)이 도체에 가해지면, 자유 전자들이 전기장의 방향으로 움직이기 시작합니다. 이 전자들의 움직임이 전기 전류를 형성하며, 이로 인해 도체가 전기를 통하게 됩니다.
반면, 부도체(예: 나무, 플라스틱, 고무)는 전자가 원자와 긴밀하게 결합되어 있어 자유 전자가 거의 없습니다. 이로 인해 부도체는 전기 전류를 전도하지 못하며, 전기가 통하지 않습니다. 이러한 특성 때문에 부도체는 전기 절연재로 사용되곤 합니다.
안녕하세요. 최정훈 과학전문가입니다.
전기가 흐른다는 것은 양전하가 음전자 방향으로 전류가 흐르는 원리입니다. 전기는 높은 전위에서 낮은 전위가 가진방향으로 흐르는데 이는 전압이라 표현하고, 이런 전기가 흐르는것을 전류라고 표현합니다. 전기가 흐르게 되면서 전기에너지가 생기며 이를통해서 운동에너지로 사용하거나, 열에너지나 빛에너지를 이용할 수 있습니다.
안녕하세요. 주영민 과학전문가입니다.
금속들의 공통적인 특징은 "최외각 전자"의 존재입니다.
모든 물질은 원자/중성자 주변을 전자들이 빠르게 돌아다니고 있습니다.
이 때 특정한 레벨(높이)에서 돌아다니는데, 1층, 2층, 3층 이렇게 층이 구별되어 있습니다.
이때 마지막 층을 최외각이라 하며, 최외각의 전자들이 1개 또는 2개인 물질들이 대부분 금속입니다.
이렇게 전자 1개, 2개 남는 것은이 자신의 짝(=양성자)를 만나기 위해서 돌아다니는 현상이 바로
전기가 흐른다라고 합니다.
어렸을때 하던 수건돌리기라고 하시나요?
그런 개념입니다. 한 사람이 자리에 앉으면 새로운 사람은 일어나게 되면서 계속 사람들은 돌아다니게 됩니다.
전기 역시 그런 원리로 계속 움직이게 됩니다
도체가 전기를 통하게 되는 것은 전자의 이동으로 인한 것입니다. 도체는 전자를 가지고 있으며, 전기가 흐를 때 전자가 이동하면서 전기를 전달합니다. 부도체는 전자를 이동시키는 능력이 없기 때문에 전기가 통하지 않지만, 금속과 같은 도체는 자유 전자라 불리는 이동 가능한 전자를 가지고 있습니다. 이러한 자유 전자들은 전기장을 인가 받으면 전자의 이동을 일으켜 전기가 도체를 통하게 됩니다. 이러한 도체의 전기 전달 능력을 전도성이라고 하며, 금속은 전도성이 매우 높아 전기가 잘 통하는 것으로 알려져 있습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
도체 안에서 전기가 흐르는 원리는 전자의 이동과 관련이 있습니다.
일반적으로 도체는 금속으로 만들어진데, 금속 내부에는 전자가 존재합니다. 이 전자들은 금속 원자의 외부 전자궤도에서 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이러한 전자를 자유전자(free electron)라고 합니다.
이 자유전자는 전기장이나 전자기파에 노출되면, 이에 의해 가속되어 일정한 방향으로 이동하게 됩니다. 이동하는 전자들이 다른 전자들과 부딪치면서 전자의 움직임이 전달되며, 이 과정에서 전기가 흐르게 됩니다.
이러한 원리를 이용해 전기를 통하는 도체를 만들기 위해서는 전자의 이동이 자유롭게 가능한 물질을 사용해야 합니다. 따라서 금속과 같은 도체는 전기를 효과적으로 통하는 물질로 사용됩니다.
하지만 모든 물질이 전기를 효과적으로 통하지는 않습니다. 예를 들어, 절연체는 전자의 이동이 매우 어렵기 때문에 전기를 통하지 않습니다. 반도체도 전자의 이동이 일부는 가능하지만, 일부는 어려우므로 전기를 효과적으로 통하지는 않습니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
대부분의 분자들은 극성 분자입니다(+극과 -극이 있다고 생각하시면 편합니다) 부도체에 전기가 통한다는게 아니라 전기장 속에서 (자석 주위에 자기장이 생기는 것처럼 +극과 -극을 두면 그 사이에 전기장이 생깁니다) 물질 내부의 분자들이 전기장의 방향에 따라서 배열된다는 것입니다
