전류

전류(電流, electric current; 기호 I)는 도체의 한 단면을 단위 시간에 지나가는 전하의 양, 곧 전하의 흐름이 얼마나 센지를 나타내는 양으로, 단위는 암페어(A)이다.

개요

금속 도선에서는 자유 전자가, 전해액에서는 이온이, 반도체에서는 전자와 정공이 전하를 나른다. 전압(전위차)이 걸리면 이 전하들이 한 방향으로 움직여 전류가 된다. 전류의 방향은 양전하가 움직이는 방향으로 정해 두었으므로, 실제로 움직이는 전자의 방향과는 반대다. 회로를 해석할 때 쓰는 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙은 모두 전류를 기본량으로 삼는다.

정의와 단위

시간 t 동안 단면을 지나간 전하량이 Q 이면

I = \frac{Q}{t} [A], i (t) = \frac{d q}{d t}

1 암페어(A)는 1초에 1쿨롱(C)의 전하가 지나가는 전류다. 1A = 1C/s
거꾸로 전하량은 전류와 시간의 곱이다: Q = I·t. 예: 2A 가 5초 흐르면 10C 다
전자 하나의 전하는 약 1.6 × 10^-19C 이므로 1A 는 1초에 전자 약 6.25 × 10¹⁸ 개가 지나가는 흐름이다
전류는 전류계를 회로에 직렬로 넣어 잰다. 전압은 전압계를 병렬로 잰다 → 전압계

헷갈리는 식과 단위

전하 Q, 전압 V, 전류 I, 시간 t 를 짝지은 식은 서로 다른 양을 정의한다. 단위까지 같이 맞아야 옳은 식이다.

식	나타내는 양	단위
Q / t	전류	암페어(A)
Q / C	전압(정전 용량 C = Q/V 에서 V = Q/C)	볼트(V). 암페어가 아니다 → 커패시터
V / I	저항(옴의 법칙)	옴(Ω). 식은 맞지만 전류가 아니라 저항의 정의다 → 전기 저항
V · I	전력	와트(W)
I · t	전하량	쿨롱(C)
dV/dt	전압의 시간 변화율	V/s. 자속의 단위 웨버(Wb)와는 관계없다. 패러데이 법칙에서 유도 전압은 자속의 변화율 dΦ/dt 다

직류와 교류

직류(DC) : 크기와 방향이 일정한 전류. 전지, 정류한 전원
교류(AC) : 크기와 방향이 주기적으로 바뀌는 전류. 정현파 교류의 크기는 보통 실효값으로 말한다
교류 회로에서는 전압과 전류의 위상이 어긋날 수 있어 복소수 표시를 쓴다 → 페이저, 임피던스

전류와 다른 양의 관계

옴의 법칙: I = V/R. 같은 전압에서 저항이 클수록 전류가 작다
키르히호프 전류 법칙: 한 마디로 들어오는 전류의 합 = 나가는 전류의 합(전하 보존)
전력: P = VI = I²R
커패시터 전류는 i = C dv/dt, 인덕터 전압은 v = L di/dt 다 → 커패시터, 인덕터

같이 보기