📘 [전기치료학 기초②] 전기와 전류 – 전공자가 풀어주는 완벽 개념 정리

📘 [전기치료학 기초②] 전기와 전류 – 전공자가 풀어주는 완벽 개념 정리

전기치료학의 근간이 되는 전기물리학 개념, 정확하고 쉽게 정리해드립니다.
단순 요약이 아닌 교재 핵심 문장과 과학 개념을 충실히 반영했습니다.

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⚡️ 1. 전기란 무엇인가요?

전기(electricity)는 자연의 네 가지 기본 힘 중 하나로, 전하를 가진 두 물체가 거리를 두고 작용하는 자연의 기본적인 힘입니다.

전기가 만들어내는 힘은 전하를 가진 물체 사이에서 작용하며, 중력(gravity), 전자기력(electromagnetic force), 핵력(nuclear force), 약한 힘(weak force)과 함께 자연의 네 가지 기본 상호작용 중 하나예요.

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⚛️ 2. 전하란? (Electric Charge)

전하(Q, electric charge)는 물질을 구성하고 있는 기본입자의 기본적인 특성이에요.
전하의 단위는 쿨롱(C)입니다.

전하의 종류

• 양전하(+) : 양성자가 가진 전하
• 음전하(–) : 전자가 가진 전하

어떤 물체의 전하량은?

전체 양전하에서 전체 음전하를 뺀 값으로 정의됩니다.
즉, 전하량 = (+)전하 수 – (–)전하 수

전기적 중성 상태

양전하와 음전하의 수가 같으면 그 물체는 비대전(un-charged or 중성)라고 해요.

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🧲 3. 전하 사이의 힘 – 인력과 척력

• 같은 종류의 전하끼리는 서로 밀어내는 힘(척력, repulsion)이 작용
• 서로 다른 전하끼리는 끌어당기는 힘(인력, attraction)이 작용해요

 

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🧮 4. 전하 간의 힘 – 쿨롱의 법칙

전하 사이의 힘은 쿨롱의 법칙으로 계산돼요.

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• F: 두 전하 사이에 작용하는 힘 (N)
• Qₐ, Qᵦ: 전하량 (C)
• r: 두 전하 사이의 거리 (m)
• k: 비례상수 (9 × 10⁹ N·m²/C²)

💡 전하가 클수록, 거리(r)가 작을수록 힘은 커져요.

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🌌 5. 전기장(Electric Field)

전기장(E)은 전하가 공간에 만드는 전기적 영향력이에요.

• 단위: N/C 또는 V/m
• 전기장의 방향은 양전하에서 음전하로
• 전기력선속밀도 : 시간에 의존하지 않는 전기장
• 전기력선속밀도가 시간적으로 변하지 않는 경우 : 정전기장
• 전기력선속밀도가 시간적으로 변하는 경우 : 전기장
• 전기장(E)은 전하(Q)에 작용하는 힘(F)의 비

 

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💡 6. 정전기(Static Electricity)

정전기란 전하가 축적되어 있지만 움직이지 않는 상태예요.
마찰로 인해 금속, 플라스틱, 유리 등에서 잘 발생하며, 흔히 마찰전기(frictional electricity)라고도 해요.

정전기는 항상 전기가 흐르는 전류와 대비됩니다.

예: 고무 신발 끌고 다니다가 손잡이 잡을 때 찌릿⚡

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🔋 7. 전류(Electric Current)

전류는 전하, 특히 전자가 한 곳에서 다른 곳으로 이동하는 것입니다.

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• I: 전류 (암페어 A)
• Q: 전하량 (C)
• t: 시간 (초)

💡 1A = 1초 동안 1C의 전하 이동 = 약 6.24 × 10¹⁸개 전자가 흐름

 

전류가 두 점 사이에 존재할 조건

① 두 점 사이에 전하가 흐를 수 있는 길이 있어야한다.(전하를 띤 도체를 통해서만 흐를 수 있다.)

② 두 점 사이에 전위차가 있어야 한다.(전위차가 클수록 강한 전기장 형성)

⚡ 전위차(Potential Difference)란?

전하가 가진 전기적인 위치 에너지의 차이를 말해요.
쉽게 말해, 전류가 흐를 수 있도록 만드는 전기적인 "낙차"입니다.

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💧 물에 비유하면?

• 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯,
• 전하(특히 전자)도 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동해요.

그래서 두 지점 사이에 전위차가 있어야
전류가 흘러요.

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📌 정의 정리

• 전위차 = 두 점 사이의 전기적인 위치 에너지 차이
• 단위: 볼트(V)
• 다른 말로는 전압(voltage)이라고도 해요.

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🔋 예시

• 건전지의 +극과 –극 사이에는 전위차가 존재해요.
  이 전위차 때문에 도선을 통해 전류가 흐르게 되죠!

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⚠️ 8. 전류의 방향과 전자의 실제 이동 방향

• 전류 방향: 양전하가 이동한다고 가정한 방향 (역사적 정의)
• 실제 이동: 전자가 –에서 +로 이동
  → 전류 방향과 반대

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✅ 요약 정리

개념	정의
전기	전하를 가진 두 물체가 거리 두고 작용하는 힘
전하	물질의 기본 전기적 특성
전하량	전체 양전하 – 전체 음전하
척력	같은 전하끼리 밀어냄
인력	서로 다른 전하끼리 끌어당김
전기장	전하 주변 공간의 전기적 영향력
전류	전자의 흐름, 실제 방향은 전류 방향과 반대