전기저항과 발열량의 관계 (저항, 전도도, 전력), 원리, 개념 ,이해

 

 

 

저항과 발열량의 관계는 비례하기도 반비례하기도 합니다.

그 기준에는 저항 변화에 따른 전류의 변화 유무가 있습니다.

 

 

 

 

저항이 클수록 발열량이 크다

저항이 크다는 것은, 전하의 충돌이 많으므로 발열량이 커진다는 생각 흐름인데

전하의 이동에서 충돌로 인한 에너지 로스, 그리고 그 에너지는 주로 열로써 방출됩니다.

이동에너지 --> 열에너지

- 대체로 많은 에너지는 가장,, 안정한? 준위가 낮은? 열에너지로 퍼져나가게 됩니다.

- 그렇기에 많은 기구시스템의 효율이 이 에너지 로스를 얼마나 잡냐에 따라 관건이고..

- 전기는 그나마 로스가 덜하여 시스템 효율이 잘 나오는 편이지만, 전류 및 저항 정도에 따라 발열이 생기게 됩니다.

 

 

 

 

여기서, 

간단히 배운 공식이 하나 있습니다.

V = I R

시스템 동일 전압하에 저항이 커지면 전류가 작아지는, 저항과 전류를 반비례 관계에 있다.

하지만 하나의 배터리로 구동되는 시스템만 있는 것이아닌

전류가 발생하고 (발전)

소모되고 하는 관계에서 이 식은 베이스일 뿐, 모든 상황을 해석해주지는 않습니다.

 

 

 

 

직렬 연결과 병렬 연결만 보아도 상황이 달라집니다

연결 파트의 저항, 시스템에 걸리는 전압과 전류에 따라 소비전력이 발생하고

소비전력이 어찌보면 에너지의 사용, 에너지 흐름 측면에서 보면 흐르지 못하고 소비되는 Loss 입니다.

그렇기에 발열량을 우선 소비전력으로써 봐보겠습니다.

 

 

직렬 연결은 전압이 다르고 전류가 동일합니다. 저항이 다른 두 물체가 연결되면

P = V I

저항이 큰 물체에 전압이 크게 걸리고

저항이 큰 물체의 소비전력, 시간에 따른 전력량, 발열량은 커지는 것입니다.

 

 

 

병렬 연결에서는 동일한 전압이 걸리고, 전류가 저항에 반비례하여 나뉩니다.

병렬 연결에서는 에너지 준위가 같으니, 전류는 저항이 작은, 조금이라도 더 편한 길로 빠릿하게 이동하게 됩니다.

P = V I

저항이 큰 물체에 전류가 작게 걸리니

저항이 큰 물체의 소비전력, 시간에 따른 전력량, 발열량이 작아지는 것입니다.

 

 

기본적으로 저항은

고유저항에 비례

도선의 길이에 비례

도선의 단면적에 반비례한다

 

 

 

 

제가 발열량과 전기저항의 관계를 찾아본 이유는

전기모터에서

로터(자석을 품은)의 회전이 자속 변화를 일으키고

주변 고정자(코일패턴으로 자성 생성) 영향 하에

자속변화의 수직한 방향으로 전류가 생성되는 상황(와전류손)에서,

이 전류의 흐름으로 인한 발열량이 어떻게 분배 혹은 발생하는지 알고자 했습니다.

 

 

동일 자석, 동일 고정자 자기장 영역, 자석 자속(로터)의 회전속도가 동일하다면

동일한 와전류손이 발생할 것이고

그 동일한 전류의 흐름이 어떤 물질 (상이한 저항)을 흘러 이동하느냐에 따라

발열량, 소비전력, 전력량이 달라질 것이라 판단됩니다.

 

 

보통 이러한 전류의 흐름과 발열은 샤프트에서 일어나게 되는 것으로 보여

해당 내용에 대한 냉각법..을 고민하기 위해

간단히 찾아본 내용이네요

 

 

(조금 다른 얘기지만 추가하자면)

+  대체로 전기전도도가 좋으면 열전도도가 좋다 = 저항이 낮다

+  금속같이 입자의 패턴/분포가 일정한 곳에서 잘 흐른다

+  고무나 폴리머 같이 입자가 불균일하면 전도도는 떨어진다 = 저항이 크다

2023.12.02 - [1차 정리 - 재정리 후 위로/자동차 관련 학술\공법\공부] - 물질의 밀도 비열 열전도도 전기전도도 전기저항

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