자유전자로 인해 전기가 흐르는데 자유전자가 다 소모되면 어떻게되나요?

Question

사진을 볼 때 자유 전자가 흐르는 것이 전기인데

구리 선을 예로 들 때 구리의 자유 전자를 다 소모하고 구리 선 내의 다른 원자들의 전자까지 전부 소모하고 나면

1.그 구리 선은 도체로서의 역할을 못하게 되나요?

2.발전기에서 부터 자유 전자를 계속 공급해주나요?

3.발전기의 자유 전자를 모두 소모하고 나면 교체하나요?

4.전자를 전부 소모한 원자들은 어떻게 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

이 질문은 전기와 전자의 흐름에 대한 기본적인 이해를 바탕으로

한 몇 가지 오해를 바로잡기 위한 좋은 기회를 제공합니다.

전기회로에서 전자가 소모된다는 개념은

실제로 존재하지 않습니다.

대신 전자는 회로를 통해 흐르는데 이는 잠시

동안만 그 장소를 빌려 쓰는 것과 유사합니다.

전자들은 발전기나 배터리 같은 전원에서 나와

회로를 통해 이동한 다음 다시 전원으로 돌아갑니다.

이러한 흐름이 바로 전기라고 부르는 것이죠.

질문에 대한 부연 설명은 다음과 같습니다

구리 선의 전자가 다 소모된다는

상황은 발생하지 않습니다.

전기 회로에서 전자들은 소모되지 않고

단지 이동할 뿐입니다.

구리 선의 전자들이 움직일 수 없게 된다면

전기가 통하지 않게 되어 구리 선은 도체로서의

기능을 하지 못하게 되지만 이것은 전자들이 떨어져

나가서 발생하는 것이 아닙니다.

발전기는 회로에 전위차(전압)를 생성하여 전자들이

흐를 수 있도록 합니다.

이는 계속 자유 전자를 공급한다기보다는

전자들이 회로를 따라 흐를 수 있는 속도를

제공한다고 보는 것이 더 정확합니다.

발전기의 전자가 모두 소모된다는

상황도 발생하지 않습니다.

발전기는 화학적 기계적 또는

다른 형태의 에너지를 전기 에너지로

변환하는 장치이며 이 과정에서 전자를 소모하는

것이 아니라 전자의 움직임을 유도하게 됩니다.

전자를 전부 소모한 원자는 가정한 경우에

있어서도 원자는 자신의 정상 상태로 돌아가려는

경향이 있습니다.

실제 상황에서는 전자가 부족하게 되면

다른 곳에서 전자를 받아들여 전기 중성을

유지하려 할 것입니다.

요컨대 전기 회로에서 전자는 발전기나 배터리에

의해 구동되어 회로를 통해 흐르고 다시 전원으로

돌아오는 지속적인 과정을 겪습니다.

전자들은 결코 소모되지 않으며 대신 에너지의

형태가 변환되는 것입니다.

전구에서는 전기 에너지가 빛과 열로

변환됩니다.

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