전기회로와 전자의 흐름은 어떤 과학적 원리가 있는지요?
전등 스위치를 끄면 방안이 어둡고 켜면 환하잖아요. 이처럼 전등이 어떻게 작동하여 빛을 발산하고 스위치를 끄면 전기회로에서 어떤 변화가 일어나 빛이 꺼지는지 과학적 원리좀 알려주세요.
3개의 답변이 있어요!안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
전등이 작동하여 빛을 발산하는 원리는 일반적으로 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 과정을 거칩니다. 대부분의 가정용 전등은 전구 내부에 있는 발광체로서 필라멘트나 형광체 등의 물질에 전류를 흘려보내면 발광이 일어나며 빛이 발산됩니다. 다양한 종류의 전등이 있지만, 가장 흔한 형태의 전구인 일반 백열전구와 형광등을 예로 들어 설명하겠습니다.
일반 백열전구는 내부에 텅스텐 필라멘트를 포함하고 있습니다. 스위치가 켜지면 전기가 흐르면서 필라멘트가 가열되고, 필라멘트의 고온 상태에서 열 에너지가 방출됩니다. 이 고온된 필라멘트에서 방출되는 열 에너지는 시각적으로 빛으로 인식되는 스펙트럼에너지로 변환됩니다. 백열전구는 주로 적색과 주황색의 빛을 발산하며, 필라멘트의 온도가 높을수록 더 밝고 흰색에 가까운 빛이 발산될 수 있습니다.
형광등은 가스 방전을 통해 빛을 발산하는 원리로 작동합니다. 형광등 안에는 특수한 가스와 증발체가 들어있으며, 전류가 흐르면 가스가 방전하여 자외선을 발생시킵니다. 이 자외선은 형광체라 불리는 물질에 부딪히면 가시광선으로 변환됩니다. 이렇게 변환된 가시광선이 빛을 발산하게 됩니다. 형광등은 흰색 빛을 발산하는 것이 일반적이지만, 형광체의 조성에 따라 다양한 색상의 빛을 발산할 수도 있습니다.
전등 스위치를 끄면 전기 회로에서는 스위치가 닫힌 상태일 때와 달리 전류가 흐르지 않게 됩니다. 따라서, 전류가 흐르지 않는 상태에서는 발광체가 가열되지 않아 빛이 발산되지 않고 방안이 어두워집니다.
안녕하세요. 임종현 과학전문가입니다.
요즘 많이 쓰는 LED는 전기에너지를 빛에너지로 변환시켜주는 광반도체입니다
LED는 양 (+)의 전기적 성질을 가진 P형 반도체와 음 (-)의 전기적 성질을 가진 N형 반도체의 이중접합 구조 입니다.
전자가 많아 음의 성격을 띤 N형 반도체와 전자의 반대 개념인 정공이 많아 양의 성격을 띤 P형 반도체가 얇은 층의 형태로 붙어있음
순방향으로 전압을 가하면, 수 볼트의 전압으로 전류가 흘러 발광합니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.전구는 전기를 열에너지로 변환하여 빛을 발산합니다. 전구의 내부에는 필라멘트가 있습니다. 필라멘트는 텅스텐으로 만들어진 가는 철사입니다. 전구의 스위치를 켜면 전류가 필라멘트로 흐릅니다. 전류가 흐르면서 필라멘트가 가열됩니다. 필라멘트가 가열되면 빛을 발산합니다.
전구의 스위치를 끄면 전류가 흐르지 않습니다. 전류가 흐르지 않으면 필라멘트가 가열되지 않습니다. 필라멘트가 가열되지 않으면 빛을 발산하지 않습니다.
따라서, 전구는 전류가 흐르면서 빛을 발산합니다. 전구의 스위치를 끄면 전류가 흐르지 않아 빛이 꺼집니다.