전류에 관련된 제현상

전기기사 필기 2009년 2회 15번

Q문제

10 mm

의 지름을 가진 동선에

50 A

의 전류가 흐를 때, 단위 시간에 동선의 단면을 통과하는 전자의 수는 약 몇 개인가?

유사 문제 링크

선택지 분석

7.85 \times 1 0^{16}

전류와 전자 하나의 전하량 관계를 무시하고 동선의 단면적을 이용하여 잘못 계산한 결과입니다.

20.45 \times 1 0^{15}

전류와 전하량의 관계를 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

31.25 \times 1 0^{19}

단위 시간에 동선의 단면을 통과하는 전자의 수는 전류를 전자 1개의 전하량으로 나누어 계산합니다.

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Step 1: 전류(I)는 단위 시간(t) 동안 이동한 총 전하량(Q)을 의미하므로, 1초 동안 이동한 총 전하량은 Q = I \times t = 50 \times 1 = 50[C]입니다.

•

Step 2: 총 전하량(Q)은 전자의 수(n)와 전자 1개의 전하량(e)의 곱(Q = n \times e)으로 나타낼 수 있으며, 전자 1개의 전하량 e는 1.6 \times 10^{-19}[C]입니다.

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Step 3: 전자의 수(n)를 구하기 위해 n = Q / e 식에 대입하면 n = 50 / (1.6 \times 10^{-19}) = 31.25 \times 10^{19}개가 됩니다. 문제에 제시된 동선의 지름은 계산에 영향을 주지 않습니다.

50 \times 1 0^{19}

전자 하나의 전하량을 나누지 않고 전류값 자체를 전자의 수로 착각한 오답입니다.

동선의 지름 10mm는 계산에 사용되지 않나요?

네, 사용되지 않습니다. 단위 시간에 단면을 통과하는 전자의 수는 전류의 크기와 전자 1개의 전하량에만 의존하므로 도선의 굵기와는 무관합니다.

전자 1개의 전하량은 얼마인가요?

전자 1개의 전하량은 약 1.602 \times 10^{-19}[C]입니다. 문제 풀이 시에는 보통 1.6 \times 10^{-19}[C]로 계산합니다.