학문
색다른콜리160
도체의 어떤점이 전기가 흐르도록 해주는걸까여?
도체랑 부도체가 잇는데여.
금,은.구리,철 같은게 전기가 잘 오르는것들로 알구잇는데여.
그런도체의 어떤점이 전기를 흐르도록해주는것인지 화학전문가의 답변을통해서알구시퍼여?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
도체가 전기를 잘 통하는 이유는 물질 내부에 자유롭게 움직일 수 있는 자유 전자가 풍부하기 때문입니다.
금, 은, 구리, 철과 같은 금속 도체들은 화학적으로 금속 결합을 형성하고 있는데, 이 결합의 특징은 중심의 원자핵이 가장 바깥쪽에 있는 전자들을 붙잡는 힘이 매우 약하다는 점입니다. 이로 인해 전자들은 특정 원자에 종속되지 않고, 금속 내부를 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자 상태가 됩니다.
평소에는 이 자유 전자들이 여러 방향으로 무작위하게 움직이지만, 도선에 전압을 걸어주면 (+) 극을 향해 일제히 한 방향으로 전자들이 이동하기 시작합니다. 화학과 물리에서 말하는 전류, 즉 전기가 흐르는 현상은 바로 이 자유 전자들의 흐름을 의미합니다.
반면 나무, 고무, 플라스틱 같은 부도체는 원자들이 전자를 강하게 붙잡고 있어 움직일 수 있는 자유 전자가 거의 없습니다. 따라서 전압을 걸어도 이동할 전자가 없기 때문에 전기가 흐르지 못합니다.
결론적으로 도체의 전기 전도성은 원자의 구속에서 벗어나 전류를 전달해 줄 수 있는 자유 전자의 유무에서 비롯됩니다.
제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.
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채택된 답변안녕하세요. 도체가 전기를 잘 흐르게 하는 가장 근본적인 이유는 자유전자가 많기 때문인데요, 금, 은, 구리, 철과 같은 금속은 원자들이 모여 고체를 이루면서 금속결합을 형성합니다. 금속결합에서는 각 원자의 가장 바깥쪽 전자 일부가 특정 원자에 묶여 있지 않고, 금속 전체를 자유롭게 이동할 수 있는 상태가 됩니다. 평소에는 이 자유전자들이 무작위로 움직이고 있기 때문에 전류는 흐르지 않는데요, 하지만 전지나 발전기처럼 전압을 걸어 전기장이 만들어지면 자유전자들이 한 방향으로 이동하기 시작합니다. 바로 이 전자의 이동이 우리가 말하는 전류인데요, 즉 도체는 전기를 만들어내는 것이 아니라, 이미 존재하는 자유전자들이 쉽게 이동할 수 있도록 해 주는 물질입니다.
반대로 부도체의 경우에는 플라스틱, 유리, 고무, 나무와 같은 물질에서는 전자들이 원자와 매우 강하게 결합되어 있습니다. 따라서 전압을 걸어도 전자들이 쉽게 떨어져 나오지 못하고 이동하지 못하기 때문에 전류가 거의 흐르지 않습니다. 화학적으로 보면 이 차이는 전자구조에서 비롯되는데요, 금속은 원자들의 가장 바깥 전자들이 비교적 약하게 묶여 있어 쉽게 공유되거나 이동할 수 있습니다. 반면 부도체는 모든 전자가 안정된 화학결합을 이루고 있어 이동 가능한 전자가 거의 없습니다. 또한 고체의 전자 에너지 구조를 설명하는 띠 이론에서는 금속은 전자가 자유롭게 이동할 수 있는 에너지띠가 이어져 있는 반면, 부도체는 전자가 넘어야 하는 에너지 차이가 매우 커서 상온에서는 전자가 이동하기 어렵습니다.
말씀해주신 금속들 중에서도 전기가 잘 흐르는 정도는 조금씩 다른데요, 일반적으로는 은 > 구리 > 금 > 알루미늄 > 철 순으로 전기전도도가 높습니다. 은이 가장 전기가 잘 통하지만 가격이 매우 비싸기 때문에 실제 전선은 주로 구리를 사용하며, 금은 전도성도 우수하지만 무엇보다 산화되지 않는 장점이 있어 전자기기의 접점에 많이 사용됩니다. 철은 구리보다 전기가 덜 통하지만 강도가 높아 구조재로 널리 쓰인다고 보시면 됩니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
금속 도체가 전기를 통하게 하는 이유는 내부에 화학적으로 자유전자를 가지고 있는 금속결합을 하고 있기 때문입니다.
모든 물질은 중심에 핵과 전자로 이루어져 있습니다.
부도체의 경우는 원자핵이 전자를 너무 강하게 붙잡고 있기에 전자가 묶여 있어 외부에서 전기를 걸어도 전자가 움직이지 못해 전기가 통하지 않습니다.
도체의 경우는 금속 원자들이 전자를 붙잡는 힘이 아주 약합니다. 그래서 전자들이 금속내부를 자유롭게 이동하는데 이같은 이유 때문에 전기를 아주 잘 통하는 물체가 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)