전기의 발생과 전기량

Electricity Basics & Charge

건축 전기설비는 전하의 이동으로 생기는 전류를 부하까지 안전하게 보내는 일에서 시작해요. 도체 안의 자유전자가 전기장에 끌려 움직일 때 펌프·팬·조명에 에너지가 전달돼요. 같은 부호 전하는 밀어내고, 다른 부호는 끌어당기는 쿨롱 힘이 전기량의 기본 관계예요. 전하량과 거리를 바꿔 힘이 어떻게 변하는지 확인해 봐요.

전기는 전하의 흐름이다

⚡ 건축설비에서 보는 전기

①물질은 원자 단위로 양전하(핵)·음전하(전자)를 가진다

②도체(동선)는 자유전자가 많아 전류를 잘 흘린다

③부도체(절연체)는 전자가 묶여 배선 보호·누전 방지에 쓰인다

④마찰·유도·화학·전자기유도로 전하 분리가 생겨 전압이 발생한다

쿨롱 힘으로 전기량 감각 잡기

전하 q₁4 μC

전하 q₂4 μC

거리 r20 cm

💡 관찰

①지금 F ≈ 3.60 N (같은 부호 → 척력)

②전하량을 키우면 F는 비례로 커진다

③거리를 2배로 하면 F는 약 1/4로 줄어든다

④분진·마찰 정전기도 같은 원리로 설비 현장에서 위험 요인이 된다

핵심 공식

쿨롱의 법칙

F = k q₁ q₂r²

k ≈ 9×10⁹ N·m²/C², 진공(공기) 근사

전기량

Q = I t

전류 I가 시간 t 동안 나른 전하 [C = A·s]

전자 1개의 전하

e ≈ 1.6 × 10^-19 C

전기량의 기본 단위 감각

시험 포인트

🎯 시험 포인트

①쿨롱 힘: F ∝ q₁q₂, F ∝ 1/r²

②같은 부호 척력, 다른 부호 인력

③1 C = 1 A·s, 전자 전하 e ≈ 1.6×10⁻¹⁹ C

④도체·부도체 구분과 절연 역할은 건축 배선 안전의 기초

📝 대표 기출 유형

①거리·전하 변경 시 F 배율 계산

②전기량 Q=It 단위 환산

③정전기 발생 원인과 도체/절연체 성질 구분