전류에 관련된 제현상

전기기사 필기 2014년 3회 7번

Q문제

공기 중 방사성 원소 플루토늄(Pu)에서 나오는 한 개의

α

입자가 정지하기까지

1.5 \times 1 0^{5}

쌍의 정부 이온을 만든다. 전리상자에 매초

4 \times 1 0^{10}

개의

α

선이 들어올 때, 이 전리상자에 흐르는 포화전류의 크기는 몇

[A]

인가? (단, 이온 한 개의 전하는

1.6 \times 1 0^{- 19}

이다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

4.8 \times 1 0^{- 3}

알파선의 개수나 전하량 계산 시 계수를 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

4.8 \times 1 0^{- 4}

알파선의 총 개수 산정 시 계수 4를 누락하는 등의 계산 실수로 도출된 오답입니다.

9.6 \times 1 0^{- 3}

전류 계산 과정에서 10의 거듭제곱(지수)을 잘못 계산한 오답입니다.

9.6 \times 1 0^{- 4}

포화전류는 매초 생성되는 이온 쌍의 총 전하량과 같습니다.

•

Step 1: 매초 생성되는 총 이온 쌍의 수 계산 매초 들어오는

α

선의 수와 1개의

α

선이 만드는 이온 쌍의 수를 곱합니다. 총 이온 쌍의 수 =

(4 \times 1 0^{10}) \times (1.5 \times 1 0^{5}) = 6 \times 1 0^{15}

[개/초]

•

Step 2: 포화전류의 크기 계산 전류는 단위 시간당 이동하는 전하량이므로, 총 이온 쌍의 수에 이온 1개의 전하량을 곱하여 구합니다.

I = (6 \times 1 0^{15}) \times (1.6 \times 1 0^{- 19}) = 9.6 \times 1 0^{- 4}

[A]

포화전류란 무엇인가요?

전리상자 내에서 생성된 모든 이온이 재결합하기 전에 전극으로 이동하여 흐르는 최대 전류를 의미합니다.

정부 이온 쌍이 생성되는데 왜 전하량 계산 시 2를 곱하지 않나요?

양이온과 음이온은 각각 반대 전극으로 이동하여 하나의 폐회로를 구성하므로, 외부 회로에 흐르는 전류를 구할 때는 한 종류의 이온이 운반하는 전하량만 고려하면 됩니다.