전류의 화학작용을 이용하지 않은 것은?
- 전기도금
- 전지
- 전해연마
- 형광등
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 전류에 의한 화학작용을 이용하지 않는 장치를 선택하는 것이다. 전기도금·전해연마·전지는 전기화학적 반응(이온 이동과 산화·환원)을 본질로 하므로 화학작용을 이용한다.
전류의 화학작용은 전해질을 분해하거나 금속을 석출하는 현상이며, 형광등은 열전자가 가스를 이온화하는 물리적 방전 현상이다.
개념 한 쪽
승강기기사 전지와 금속의 부식 — 축전지 용량·전기화학 반응
전지는 화학 반응을 통해 전기를 공급하는 장치이며, 전지의 용량과 전기량 계산, 충전형 전지의 구분, 전류에 의한 화학작용의 예와 구분을 이해하는 것이 핵심이다. 실제 회로에서는 전지의 내부저항이 기전력과 전류에 영향을 주므로 여러 상태를 연립하여 해석해야 한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「전지와 금속의 부식」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 전류의 화학작용 판별 | 1 | 전류가 화학적 변화를 일으키는 사례를 가리는 문제 |
| 자기·전기회로 용어 대응 | 1 | 자기회로 용어와 전기회로 요소의 대응을 묻는 문제 |
| 축전지 병렬 연결 특성 | 1 | 병렬 연결 시 전압과 용량의 변화를 판단하는 문제 |
뜻
축전지의 용량은 저장된 전하의 양을 나타내며, 가장 일반적인 단위는 암페어시(Ah)이다. 암페어시란 전류(A)와 시간(h)의 곱으로 정의하므로 '1A의 전류를 1시간 동안 공급할 수 있는 능력'을 의미한다. 용량 표기를 통해 배터리의 사용 시간과 성능을 비교할 수 있다.
전기량(Q)은 전류(I)와 시간(t)의 곱으로 정의되며, SI단위는 쿨롱(C)이다. 계산할 때는 시간 단위를 초(s)로 환산하여 Q=I×t 공식을 적용해야 한다. 예를 들어 전류가 암페어 단위로 주어지고 시간이 분 단위로 주어지면 반드시 초로 바꿔 계산해야 한다.
축전지를 여러 개 연결할 때 연결 방식에 따라 전압과 용량의 변화가 달라진다. 동일 규격의 축전지를 병렬로 연결하면 전압은 유지되고 용량은 합산된다. 반대로 직렬 연결하면 전압이 합산되고 용량은 유지된다.
전류가 통과할 때 일어나는 화학적 변화는 전류의 화학작용이라 부르며, 전기도금·전해연마·전지 내부 반응 등은 전기화학적 산화·환원 반응에 의한 화학작용에 해당한다. 반면 형광등에서의 발광은 기체 방전에 의한 물리적 현상으로 분류되므로 전류의 화학작용에 해당하지 않는다.
전지의 내부저항은 외부저항과 전류 변화에 따라 기전력과 전류 관계에 영향을 주므로 두 가지 서로 다른 외부저항 상태에서 전류를 측정한 경우 연립식으로 내부저항과 기전력을 구할 수 있다. 전원 회로 해석 시 내부저항을 포함한 식 E=I(R+r)를 사용하여 해석하는 방법을 익혀야 한다.
예제
1) 전기량 계산 예시: 예시로 전류가 5A이고 시간은 10분일 때 전기량 Q는 Q=I×t 이므로 시간 10분을 초로 환산한 600s를 대입하여 Q=5×600=3000C가 된다.
2) 기전력과 내부저항 예시: 외부저항 4Ω에서 전류 5A, 외부저항 8Ω에서 전류 3A가 흐를 때 각각의 전압식을 E=4×5+5r와 E=8×3+3r로 놓고 연립하면 내부저항 r=2Ω, 기전력 E=30V를 구할 수 있다.
대표 기출 3문항
자기회로에서 퍼미언스(permeance) 에 대응하는 전기 회로의 요소는 무엇인가?
- 도전율
- 컨덕턴스
- 정전용량
- 엘라스턴스
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 자기회로의 퍼미언스(permeance)에 대응하는 전기회로 요소를 묻고 있다. 퍼미언스는 자속의 흐름을 용이하게 하는 성질을 나타내며 전기회로에서 전류 흐름을 용이하게 하는 정도를 나타내는 컨덕턴스(도전성의 역수)와 물리적으로 대응된다.
자기회로의 퍼미언스는 자기의 흐름을 용이하게 하는 성질로 전기회로의 컨덕턴스와 대응된다.
동일 규격의 축전지 2개를 병렬로 연결한 경우 옳은 것은?
- 전압과 용량이 각각 2배가 된다.
- 전압은 1/2배, 용량은 2배가 된다.
- 용량은 1/2배, 전압은 2배가 된다.
- 전압은 불변이고, 용량은 2배가 된다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 동일한 용량의 축전지를 병렬 연결했을 때 전압과 용량이 어떻게 변하는지를 묻고 있다. 병렬 연결에서는 각 전지가 같은 전압을 갖기 때문에 전체 전압은 변하지 않고, 각 축전지의 용량(전류공급능력 또는 전하량)은 합산된다.
동일 축전지 병렬 연결은 전압은 유지되고 용량만 합산되므로, 2개 연결 시 용량은 2배, 전압은 불변입니다.
자주 묻는 물음
- 축전지의 용량을 표시하는 단위가 무엇인지 묻는다.
- 축전지 용량은 전류(A)와 시간(h)의 곱인 암페어시(Ah) 단위로 표시한다.
- 전기량을 계산할 때 주의할 점은 무엇인가?
- 전기량 Q는 Q=I×t이므로 시간 단위를 반드시 초(s)로 환산하여 계산해야 한다.
- 동일 규격의 축전지를 두 개 병렬로 연결했을 때 전압과 용량의 변화가 어떻게 되는지 묻는다.
- 병렬 연결하면 전압은 변하지 않고 용량은 각 축전지의 용량을 합한 값이 된다.
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