진도

이 과정에 대하여

벤저민 프랭클린은 전하가 무엇을 하는지는 볼 수 있었지만 무엇이 원인인지는 몰랐습니다. 1700년대에 그는 어느 쪽 전하를 양(+)이라 부를지 정했는데, 전자를 볼 방법이 없었습니다. 나중에 그 선택 때문에 전자가 음(−)이 되었습니다. 이 오래된 선택은 지금도 남아 있어서, 회로에서 전류를 그리는 방향은 양전하가 움직일 방향이고 도선 속 전자가 실제로 가는 방향과 반대입니다. 전자 하나의 전하는 1.602176634 × 10⁻¹⁹ 쿨롱이므로 1쿨롱은 전자 약 62억 4천만 × 10억 개입니다.

일곱 단원은 전하에서 시작해 전류, 전압, 저항으로 이어집니다. 트럭 배터리가 시동 모터로 4초 동안 720쿨롱을 보내면 전류는 180 A입니다. 다음은 옴의 법칙이고, 직렬 회로에서는 6 V 배터리에 12 Ω 전구 두 개를 이으면 각각 3 V를 받으며, 병렬 회로에서는 같은 전구가 각각 0.5 A를 쓰므로 배터리는 1 A를 냅니다. 전력과 전기 요금에서는 60 W 전구를 1,000시간 켜 두면 60 kWh를 쓰고 kWh당 12센트면 7.20달러입니다. 마지막 안전 단원은 몸을 통과하는 10~20 mA가 손을 도선에 달라붙게 할 수 있다고 알려 줍니다. 회로 실험실에서는 배터리, 전구, 저항, 스위치, 퓨즈로 회로를 만들면 모든 전류가 계산되어 나옵니다. 스위치를 열면 직렬에서는 전구가 다 꺼지고 병렬에서는 하나만 꺼지며, 고리를 이어 합선도 만들어 볼 수 있습니다.

옴은 1825년과 1826년에 전류계가 아직 없어서 도선 가까이에 자침을 매달아 실험했고, 1827년에 법칙을 발표했습니다. 스미스소니언 도서관에 따르면 그의 연구는 처음에는 조롱을 받았습니다.

시작하기 전에

옴의 법칙은 한 줄짜리 식이고, 직렬과 병렬 단원은 저항을 더하고 나누는 계산이 전부입니다. 일차방정식 정도의 대수면 충분합니다. 첫 단원이 전자와 전하를 다루므로 원자를 가볍게 훑어 두면 도움이 됩니다.

마치고 나면

전하량과 시간으로 전류를 구하고, 옴의 법칙으로 저항이나 전류를 계산하며, 직렬과 병렬로 연결한 저항의 합성 저항을 구할 수 있습니다. 와트와 시간을 킬로와트시와 전기 요금으로 바꾸고, 직렬로 이은 전구 두 개가 더 어두운 이유와 퓨즈가 회로에서 하는 일도 설명할 수 있습니다.

관련 과정

운동
위치, 속력, 속도, 가속도를 차례로 배우고 떨어지는 물체와 날아가는 물체로 넘어갑니다. 운동 실험실에서는 지구, 달, 화성에서 공을 쏘고 날아간 시간과 높이, 사거리를 바로 계산해 보여 줍니다.
힘
밀기와 당기기, 마찰, 중력, 그리고 뉴턴이 힘과 운동을 잇는 데 쓴 세 법칙을 배웁니다. 운동 실험실에서 지구, 달, 화성의 진자를 흔들어 공식과 실제 주기를 비교합니다.
에너지
일, 운동 에너지, 위치 에너지, 에너지 보존, 일률을 계산과 함께 배웁니다. 에너지 실험실에서는 에너지 막대와 마찰 슬라이더가 달린 롤러코스터를 달려 보고, 짐을 밀거나 들어 올리며 일과 일률을 확인합니다.
파동과 소리
파동이 무엇인지에서 시작해 파장과 진동수와 속력의 관계, 소리가 전해지는 방식, 파동이 서로 더해지는 모습, 줄과 관이 정해진 음을 내는 까닭, 전자기파 스펙트럼까지 다룹니다. 파동 실험실은 수업에 나오는 식 그대로 줄과 용수철, 관 속의 소리, 물결통, 정상파를 그려 보여 줍니다.

이 과정의 출처 (14)

OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 18.1 Static electricity and charge (amber and the Greek word elektron, like charges repel, glass and silk, Franklin)
20.1 Current (I = ΔQ/Δt, 1 A = 1 C/s, truck battery 720 C in 4.00 s, calculator 0.300 mA, conventional current traced to Franklin, drift speed of order 10⁻⁴ m/s, 12-gauge copper wire 2.053 mm, copper density 8.80 × 10³ kg/m³)
20.2 Ohm's law (Ohm first showed I ∝ V by experiment, ohmic materials, headlight 12.0 V and 2.50 A = 4.80 Ω, dry person hand to foot about 10⁵ Ω)
20.3 Resistance and resistivity (Table 20.1: silver 1.59, copper 1.72, gold 2.44, aluminium 2.65, tungsten 5.6, iron 9.71, nichrome 100, all × 10⁻⁸ Ω·m; headlight cold 0.350 Ω)
20.4 Electric power and energy (P = IV = V²/R = I²R, kWh, 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J, 60 W bulb for 1000 h at 12 cents per kWh = $7.20, 15 W CFL)
20.6 Electric hazards and the human body (thermal and shock hazards, short circuit 120 V across 0.100 Ω = 144 kW, worn cord 2.00 Ω at 10.0 A = 200 W, fuses and circuit breakers, Table 20.3 shock effects, dry skin 200 kΩ, wet 10.0 kΩ)
21.1 Resistors in series and parallel
21.2 Electromotive force and internal resistance
21.3 Kirchhoff's rules
23.8 Electrical safety (three-wire system, earth/ground wire, double insulation, GFI trips above 5 mA)
NIST CODATA elementary charge 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C exact (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e)
Safety text is general information, not advice for working on mains wiring. Linda Hall Library, Scientist of the Day: Georg Ohm (lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/georg-ohm, experiments 1825 and 1826 with a compass needle, Die galvanische Kette 1827)
Smithsonian Libraries, Die galvanische Kette (library.si.edu/digital-library/book/diegalvanischeke00ohmg, first publication of Ohm's law, ridiculed at first)
IEC 60038:2009 standard voltages (230 V grew out of 220 V and 240 V systems; 220 V still used).

확인한 날: 2026-10-17