11.화력발전기초-GO BACK TO BASIC 전기기초이론

1. 전기 기초 이론 

전기란 전류의 흐름, 즉 물체 속에 존재하는 하나의 작은 전자가 한 곳으로부터 다른 곳으로 옮겨갈 때 일어나는 현상을 말하며, 전류에 의한 자기작용과 전자유도 작용의 기본원리 이해를 통해 앞으로 배울 발전기와 전기설비 전반에 대한 기초 지식을 넓히는 데 그 목적이 있다.

가. 전자

 (1) 전하 
물체가 전기를 띠게 되는 현상을 대전 되었다고 하며, 전기를 띤 물체를 대전체라 부른다. 이때 이와 같은 대전현상에 의해서 물체가 가지는 전기 또는 전기량을 전하라고 한다. 전하에는 양 전화와 음전하의 두 종류가 있다. 전기량의 단위로는 쿨롱을 사용하며 단위로는 c로 나타낸다. 
(2) 자유전자
모든 물질을 작게 세분하여 가면 그 이상 세분할 수 없는 미립자로 되어 있는데 이를 원자라고 한다. 이들 원자는 전기를 가진 원자핵과 그 주위를 회전하는 전기를 가진 전자로 구성되어 있고, 원자핵 내에는 전자와 같은 쉬이 전기를 가진 양성자와 전기를 띠지 않은 중성자로 구성도이었다. 원자핵 주위를 돌고 있는 전자 중에서 가장 바깥쪽 궤도를 돌고 있는 전자를 최외각 전자라고 부르고 이들 전자는 원자핵과의 결합력이 가장 약하므로 외부로부터 각종 에너지를 주면 에너지를 흡수하여 원자핵의 구속으로부터 쉽게 이탈하게 된다. 따라서 그 물질 안에서 자유로이 움직일 수 있게 되므로 이를 자유전하라고 부르며, 결국 전기의 여러 가지 현상 및 작용은 대부분 이들 자유전자의 이동에 의한 것이다. 전류는 이 자유 전자의 이동으로 인한 것이다. 
(3) 전류
정부로 대전 된 두 도체의 가느다란 도선을 연결하면 두 대전체 사이에는 천위 차에 의하여 전하의 이동이 나타난다. 이 전하의 이동을 전류라 한다. 단위는 암페어로 a로 나타내며 전류의 크기는 도체의 단면을 단위시간에 통과하는 전기의 양으로 정의한다. 즉, 1초 동안의 1의 전하가 이동해씅ㄹ 때의 전류의 크기는 1a가 된다. 따라서 t 초 동안에 q의 전하가 일정한 속도로 도체를 이동했을 때 전류의 크기는 다음과 같다. 
다. 

 

나. 전압과 기전력 

(1) 전압(전위차)
수조 a에서 b 사이에 수위 차가 h만큼 있으면, 이 수위 차 h만큼 수압이 발생하여 수조 a에서 수조 b로 흐르게 되는데, 전류도 물의 흐름과 비슷하게 생각하면 이해하기가 쉽다. 도선에 전류를 흘려 전구에 불이 켜지려면 마치 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것과 같이 전기적인 높이의 차이가 필요하다. 이때 건전지의 양극과 음극 사이의 전기적인 높이의 차이를 전위차 또는 전압이라고 하며, 단위로는 볼트로서 v로 나타낸다. 
(2) 기전력
전지나 발전기처럼 전위차를 지속시켜 전류를 계속 흐르게 하는 힘을 기전력이라 하며 기전력의 단위는 v를 사용한다. 
라. 직류와 교류 
전류와 전압의 그 크기와 방향이 시간의 경과에 따라 어떠한 형태로 변화하는가에 따라 직류 또는 교류로 분류된다. 

다음은 직류와 교류부터 알아보자.