전기자기학에 관련하여 여쭤보겠습니다.

Question

1. 표피효과가 포인팅 벡터 때문에 발생하는 현상인가요? 직류도 포인팅 벡터가 있지만 주파수가 없어서 표피효과가 없는 것인가요?

2. 초고압 송전선로에서 예를 들어 보았을 때 송전선로에 765 [kV] 전압을 발생시켰다고 하면 전선이 굵을수록(전선이 굵으니 도체 내의 전하가 많이 분포) 출력되는 전하가 많아져 대전류([A]의 값이 높아짐)가 나온다고 생각해도 되겠습니까?

3. 전류가 전자의 흐름인데 실제 교류에서는 전자가 움직이는 것이 아닌 진동을 통한 파형이 전류라고 알고 있는데 도선에 내부저항이 존재하니까 자유전자들이 이동할 때 내부저항과 부딪혀 간섭을 받으며 도선에 열이 발생하는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

1. 직류에도 포인팅 벡터는 존재하지만 주파수가 시간에 따라 변화하는 자기장이 없어 효과가 나타나지 않습니다.

2. 단순이 전선이 굵다고 높은 출력이 되는것은 아닙니다. 전선의 굵기는 주로 허용 전류를 높이고 저항을 감소 시켜

   동일한 전압에서 큰 전류가 흐르도록 하거나 전력 손실을 줄일 수 있습니다.

3. 교류에서 전자는 전기장의 변화에 따라 진동하게 됩니다. 이로인해 자유전자가 도선 내부의 원자핵과 출동하면서

   전기 에너지가 열 에너지로 변화되어 열이 발생하게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

표피효과는 고주파 전류에서 포인팅 벡터가 아닌 자기장 변화로 인한 유도 전류에 의해 발생하며 직류는 주파수가 없어 자기장 변화가 없으므로 표피효과가 나타나지 않습니다. 초고압 송전에서 전선이 굵어지면 저항이 줄어 전류가 더 흐르기 쉬워지지만 출력 전류가 전선의 굵기만으로 결정되진 않으며 부하에 따라 달라집니다. 교류 전류는 전자의 실제 이동보다 전하 밀도의 진동에 가까우며 자유전자가 도체 내 저항과 충돌하면서 에너지가 열로 바뀌어 손실이 생깁니다.

Answer 3

안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

표피효과는 주로 교류에서 발생하는 현상으로 포인팅 벡터와 관련이 있습니다.

직류에서는 주파수가 없기 때문에 표피효과가 나타나지 않습니다.

송전선로에서 전선이 굵어질수록 도체 내의 전하가 많아져 대전류가 흐를 수 있습니다.

이는 전선의 단면적이 커지면 더 많은 전하가 흐를 수 있기 때문입니다.

전류는 전자의 흐름이지만 교류에서는 전자가 실제로 이동하기보다는 진동하며 파형을 형성합니다.

이때 도선의 내부저항이 존재하므로 자유전자들이 이동할 때 저항과 충돌하여 열이 발생하게 됩니다.

이러한 현상은 전기 에너지가 열로 변환되는 과정으로 이해할 수 있습니다.