전기기능사 · 전기이론 과목
전기기능사 전류의 열작용과 화학작용 개념 정리
중요도 ★★☆☆☆ · 5% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
전류의 열작용과 화학작용 단원은 전류가 흐를 때 생기는 열, 전기로 물질을 분해하는 현상, 금속 접합부에서 열과 전기가 서로 바뀌는 현상을 다룹니다. 출제 비중은 작지만 공식이나 이름 하나만 알면 풀리는 문제가 대부분입니다.
전류가 저항을 지나면 열이 나는데, 그 열량은 전류의 제곱과 저항과 시간을 곱한 값입니다. 이것이 줄의 법칙이며 칼로리로 바꿀 때는 0.24 를 곱합니다. 전기분해에서는 석출되는 물질의 양이 통과한 전기량에 비례한다는 패러데이의 전기분해 법칙이 나옵니다.
두 종류의 금속을 붙인 접합부에서는 열과 전기가 서로 바뀝니다. 온도 차를 주면 전기가 생기는 제베크 효과는 열전대 온도계에 쓰이고, 전류를 흘리면 열을 흡수하거나 내놓는 펠티에 효과는 전자 냉동에 쓰입니다.
핵심 개념
줄의 법칙
저항에 전류가 흐를 때 나는 열량 H = I² × R × t [J]입니다. 칼로리로 나타내면 H = 0.24 × I² × R × t [cal]입니다.
외우는 요령1J ≒ 0.24cal. '줄을 칼로리로 바꿀 땐 영점이사(0.24)'.
패러데이의 전기분해 법칙
전기분해로 전극에 석출되는 물질의 양은 통과한 전기량(전류 × 시간)에 비례한다는 법칙입니다.
외우는 요령전기를 많이 흘릴수록 많이 쌓인다. 도금 두께를 생각하면 쉽습니다.
제베크 효과
서로 다른 두 금속을 이은 접합부 양쪽에 온도 차를 주면 기전력이 생겨 전류가 흐르는 현상입니다. 열전대 온도계에 쓰입니다.
외우는 요령'제베크 = 열을 주면 전기가 나온다(온도 → 전기)'.
펠티에 효과
서로 다른 두 금속의 접합부에 전류를 흘리면 한쪽에서는 열을 흡수하고 다른 쪽에서는 열을 내놓는 현상입니다. 전자 냉동에 쓰입니다.
외우는 요령'펠티에 = 전기를 주면 차가워진다(전기 → 열)'. 제베크의 반대입니다.
자주 나오는 포인트
- 제베크 효과와 펠티에 효과를 바꿔 놓은 선지가 단골입니다.
- 줄의 법칙에서 칼로리로 바꿀 때 0.24 를 곱하는 계산이 나옵니다.
- 열전대 온도계는 제베크, 전자 냉동은 펠티에로 짝지어 묻습니다.
헷갈리는 것 비교: 제베크 효과와 펠티에 효과
| 구분 | 제베크 효과 | 펠티에 효과 |
|---|---|---|
| 주는 것 | 온도 차 | 전류 |
| 생기는 것 | 기전력(전기) | 열의 흡수·발생 |
| 쓰이는 곳 | 열전대 온도계 | 전자 냉동 |
대표 문제 1개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 저항 10Ω인 전열선에 5A의 전류를 10분 동안 흘렸을 때 발생하는 열량은 약 몇 kcal인가?
- ① 3.6kcal
- ② 36kcal
- ③ 150kcal
- ④ 360kcal
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ② 36kcal
핵심: 줄의 법칙: 열량 H = 0.24 × I² × R × t [cal]
줄의 법칙은 저항에 전류가 흐를 때 나는 열의 양을 구하는 법칙입니다. 시간은 반드시 초로 바꿔서 넣어야 합니다.
- 시간을 초로: 10분 = 10 × 60 = 600초
- 에너지[J]: I² × R × t = 5 × 5 × 10 × 600
- 5 × 5 = 25, 25 × 10 = 250, 250 × 600 = 150000J
- 칼로리로 바꾸기: 1J 은 약 0.24cal 이므로 0.24 × 150000 = 36000cal
- 답: 36000cal = 36kcal
틀린 선지
- ① 3.6kcal: 자릿수를 하나 잘못 옮긴 값입니다.
- ③ 150kcal: 0.24를 곱하지 않은 값입니다. 150은 kJ(킬로줄) 단위의 값입니다.
- ④ 360kcal: 자릿수를 하나 잘못 옮긴 값입니다.