공통과학

단원Ⅲ 힘

김 종 찬

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김 종 찬

1-1 전류에 의해 발생한 열량1-2 전기의 안전과 절약

James P. Joule, 1818~1889

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김 종 찬

1-1. 전류에 의하여 발생한 열량[ 도입 ]

1. 옴의 법칙 : 도선에 전류가 흐를 때 , 전류의 세기는 걸어준 전압에 비례하고 전기 저항에 반비례한다 . V=IR

2. 도선에 전류가 흐르면 저항에 의해 열이 발생한다 .

3. 대전체 사이에는 전기력이 작용한다 .

( 인력과 척력 )

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1-1. 전류에 의하여 발생한 열량[1] 줄열 : 저항이 큰 도선에 전류가

흐를 때 저항에 의해 발생하는 열 1) 원인 : 도선 내의 자유 전자와

원자의 충돌에 의해 원자가 가지고 있던 운동 E 가 열 E 로 전환

2) 측정

x[ 실험 ] 발생한 열량과

전류의 세기 및 전압과의 관계 물음 6,7연구 5

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2) 측정 전압 V 인 전지에 저항 R 인

도선을 연결하여 전류 I 를 흐르게 하면 , 저항 양 끝의 전위차는 V=IR 이다 .

시간 t 동안에 이동한 전하량 q 는 q=It

전위차 V 인 두 점 사이에 전하 q 가 이동할 때 한 일 W=qV= VIt ⇒ 저항에 흐르는 전류에 의해 소모된 전기 E 이다 .

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김 종 찬

소모된 전기 E 가 모두 열 E 로 바뀌었다면 , 물이 얻은 열량 Q(cal) 와 전기 E 사이에는 W=JQ 의 관계가 있다 .

J : 열의 일당량 (=4.2J/cal)

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3) 줄의 법칙 : 도선에 전류가 흐를 때 발생한 열량(Q) 은 다음과 같다 .

J : 열의 일당량 (= 줄 상수 ) 1J = 0.24 cal⑥ 줄의 단위로 나타내면 H(J) = Vit = I2Rt ← 전기에너지

1 1 1Q(cal)= W = VIt = I2Rt J J J

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[2] 전력 : 전류가 1 초 동안에 하는 일 , 즉 전기 에너지의 일률

① 도선의 양 끝에 V(V) 의 전압을 걸어서 I(A)의 전류가 t 초 동안 흘렀을 때 전류가 한 일은 W=VIt 이다 .

② 전력의 계산

③ 단위 : 와트 (W)

W VIt V2 P= = = VI= =I2R t t R

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[3] 전력량 : 전력에 사용한 시간을 곱한 것 - 가정에서 소비하는 전기에너지

① 전력량 (J) 계산 J = P ×t(h)

② 단위 : 와트시 (wh), 킬로와트시 (kWh) 1kWh=3600J

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1-1. 전류에 의하여 발생한 열량[ 도입 ]1. 옴의 법칙 : 도선에 전류가 흐를 때 , 전류의 세기는

걸어준 전압에 비례하고 전기 저항에 반비례한다 . V=IR

2. 도선에 전류가 흐르면 저항에 의해 열이 발생한다 .3. 대전체 사이에는 전기력이 작용한다 . ( 인력과 척력 )[1] 줄열 : 저항이 큰 도선에 전류가 흐를 때 저항에

의해 발생하는 열 1) 원인 : 도선 내의 자유 전자와 원자의 충돌에 의해

원자가 가지고 있던 운동 E 가 열 E 로 전환2) 측정 전압 V 인 전지에 저항 R 인 도선을 연결하여

전류 I 를 흐르게 하면 , 저항 양 끝의 전위차는V=IR 이다 .

시간 t 동안에 이동한 전하량 q 는 q=It 전위차 V 인 두 점 사이에 전하 q 가 이동할 때

한 일 W=qV= VIt ⇒ 저항에 흐르는 전류에 의해 소모된 전기 E이다 .

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시간 t 동안에 이동한 전하량 q 는 q=It 전위차 V 인 두 점 사이에 전하 q 가

이동할 때 한 일 W=qV= VIt ⇒ 저항에 흐르는 전류에 의해 소모된 전기 E이다 .

소모된 전기 E 가 모두 열 E 로 바뀌었다면 , 물이 얻은 열량 Q(cal) 와 전기 E 사이에는 W=JQ 의 관계가 있다 .

J : 열의 일당량 (=4.2J/cal)3) 줄의 법칙 : 도선에 전류가 흐를 때 발생한

열량 (Q) 은 다음과 같다 . 1 1 1Q(cal)= W = VIt = I2Rt J J J

J : 열의 일당량 (= 줄 상수 ) = 4.2 J/cal⑥ 줄의 단위로 나타내면 H(J) = Vit = I2Rt ← 전기에너지 [2] 전력 : 전류가 1 초 동안에 하는 일 , 즉 전기 에너지의 일률 ① 도선의 양 끝에 V(V) 의 전압을 걸어서 I(A) 의 전류가 t 초 동안 흘렀을 때 전류가 한 일은 W=VIt이다 .

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[2] 전력 : 전류가 1 초 동안에 하는 일 , 즉 전기 에너지의 일률

① 도선의 양 끝에 V(V) 의 전압을 걸어서 I(A) 의 전류가 t 초 동안 흘렀을 때 전류가 한 일은 W=VIt 이다 .

② 전력의 계산

③ 단위 : 와트 (W)

[3] 전력량 : 전력에 사용한 시간을 곱한 것 - 가정에서 소비하는 전기에너지 ① 전력량 (J) 계산 J = P ×t(h)

② 단위 : 와트시 (wh), 킬로와트시 (kWh) 1Wh=3600J

W VIt V2 P= = = VI= =I2R t t R

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[ 실험 ] 발생한 열량과 전류의 세기 및 전압과의 관계

1. 목표 : 전류의 세기와 발생한 열량은 어떤 관계가 있을까 ?

2. 과정 4) 5Ω 이 있는 쪽의 온도가 약 2 배

더높다 5Ω 쪽의 전류가 2 배 더 높기

때문에 온도 변화는 전류의 제곱에 비례 .

3. 정리 ; 통제 변인 - 물의 양 , 저항 독립 변인 – 전류의 세기

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김 종 찬

[ 연구 5]1. 저항을 직렬 연결2. 통제 변인 : 물의 양 , 저항 독립 변인 : 전압의 세기 [ 물음 6]( 가 ) : 직렬 연결 ( 전류 일정 I=12V/12Ω=1A) => P4 =I2R=12×4=4W P8 =12×8=8W( 나 ) : 병렬 연결 ( 전압 일정 =12V) => P4 =V2/R=122/4=36W P8 =122/8=18W

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김 종 찬

[ 물음 7]찬바람 : C( 팬모터만 돌게 함 )더운 바람 : B 와 C( 니크롬선 하나만 발열 )뜨거운 바람 : 모두 닫음 ( 니크롬선 모두

발열

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