▶  도체와 부도체
 
 
 
 

난 철로 된 포크야. 먼저 동영상 하나를 보여줄게.

 
 

내가 결과를 정리했어.

 

 

불이 들어온 물체: 알루미늄 접시, 철 집게, 철 수저, 철 클립, 철 열쇠, 동전

불이 들어오지 않은 물체: 유리 컵, 고무 풍선, 고무 지우개, 나무 젓가락, 플라스틱 빨대, 플라스틱 자

전지, 전구, 그리고 물체를 전선으로 연결하였을 때 전구의 불이 들어온다는 것은 그 물체를 통해 '전기가 통한다'(전류가 흐른다)는 뜻이지.

 

 

그러니까 물체를 통해 전류가 흐르는지 아닌지는 물체를 이루는 물질이 무엇이냐가 중요하구나.

맞아. 철, 구리(동전을 이루는), 알루미늄과 같은 물질로 이루어진 물체를 통해서는 전류가 흘러. 반면 유리, 고무, 나무, 플라스틱 같은 금속이 아닌 물질로 이루어진 물체를 통해서는 전류가 흐르지 않아. 전류가 잘 흐르는 성질을 가진 물질들은 대부분 금속이라고 분류되는 물질이지.

나는 플라스틱으로 이루어져 있는데, 나를 통해서는 전류가 흐르지 않아. 나처럼 전류가 흐르지 않눈 물체를 부도체(또는 절연체)라고 불러.

나는 철로 이루어져 있는데, 나를 통해서는 전류가 흐르지. 나처럼 전류가 흐르는 물체를 부도체라고 불러.

그런데 너희 둘은 뭐가 다르길래 철 포크는 전기가 통해서는 전류가 흐르고, 플라스틱 자를 통해서는 전류가 흐르지 않는 거야?

전류는 전하를 띤 입자들이 이동하는 거지. 모든 물체는 원자로 되어 있고 원자 안에는 전자와 양성자가 있으니까 모든 물체 안에는 전하를 띤 입자가 있어.

그런데 전하 띤 입자들이 이동해야 전류가 흐르는거지. [대전]에서 배운 바에 의하면 양성자는 원자 깊숙히 있어서 이동이 자유롭지 않을 텐데...

우와~ 너 내가 만난 개미 중에 제일 똑똑하다. 맞아.
양성자는 원자 안에 꼭 잡혀 있으니 이동하는 일이 불가능하니까, 결국 전자가 이동해야 전류가 흐르는 거지.

으음. 그러면 전자가 얼마나 자유롭게 움직일 수 있느냐에 따라 전류를 흐르게 하는 정도가 다르겠네.

맞아. 플라스틱, 나무, 종이, 등등의 부도체 안의 전자들은 원자 안에 꼭 잡혀 있어. 누가 잡고 있게~?

전자는 (-) 전하를 띠고 있고 (-) 전하를 띤 전자를 끌어 당기는건 (+) 전하를 띤 것일거야. 그렇다면 원자 안의 (+) 전하를 띤 것?... 양성자들!

또 맞았어.
우리와 같은 부도체 안의 전자들은 원자 핵 안의 양성자들에게 꽉 잡혀 있어 이동이 불가능하지.

 

 

 

그러니까 무서운 부모님에 비유할 수 있겠지.

그럼 도체는?

그건 내가 얘기해 줄게.
전류가 흐르는 물질은 대부분 금속 물질이라고 했잖아. 금속 물질의 구조는 다음과 같아.

 

 

 

즉, 도체에는 원자로부터 벗어나 있는 전자들이 많이 있어. 자유전자 또는 전도전자라고 해. 원자에서 전자가 하나 빠져 나오면 어떻게 되지?

음... 원자 안의 양성자와 전자의 수가 같아 원자는 전하를 띄지 않았지. 그런 원자로부터 전자 하나가 빠져나가면 양성자 수가 전자 수보다 1개 많아 (+1)의 전하를 띠겠네.

 


리튬 원자(Li)

 

리튬 양이온(Li+)    전자

 

맞았어. 그림에서  로 표현된 것인데, 양이온이라고 해.

그러니까 금속 안에는 양이온들과 전자들이 있구나.

그런데 금속 물질 안의 양이온은 이동하지 못해. 전자만 이동할 수 있어.

 

 

그러니까 금속 안의 전자들은 약하게 잡혀 있어 이동이 쉽구나.

 

 

내가 정리해 볼게.
전류는 전하를 띤 입자들이 이동하는 거니까, 전류가 흐르려면

    전하를 띤 입자가 있어야 하고
    그 입자들의 이동이 쉬워야 해.

부도체 안의 전자들은 원자 안에 꽉 잡혀 있어 이동이 힘들어 전류를 흐르게 하지 않아. 그런데 금속과 같은 도체 안의 전자들 중에는 원자들을 벗어나 있는 것들이 있어 이동이 쉬워.

 

 

 

 

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