전류
1. 개요
'''Electric current · 電流'''
'''전하의 흐름'''을 뜻하며, '''단위 시간동안 어떤 단면적을 통과한 전하의 양'''을 의미한다. 단위는 $$\mathrm{A}$$(Ampere), 차원#측정학은 $$\sf I$$이다.
국제적으로 본래 전류 $$1 \,\mathrm{A}$$는 이상적이고, 매우 긴 두 도선이 $$1\, \mathrm{m}$$ 떨어져있을 때, $$2\times 10^{-7}\,\mathrm{N}$$의 인력 혹은 척력을 발생시키는 전류로 정의돼있었으나, 2018년 국제도량총회에 따라 전류의 정의는 아래와 같이 바뀌었다.
2. 전류의 수학적 정의
전도 매질은 전하가 자유롭게 움직일 수 있는 매질이다. 또한, 전도 매질은 많은 수의 유동 전하가 있는 매질이다. 이 유동 전하에서는 전자, 양공, 양이온 등이 포함된다. 이제부터 이러한 매질 내에서 전하 $$Q$$를 운반하는 매질 내의 특별한 입자에 대해서만 생각해보자. 이들의 평균 유동 속도[1]는 $$\langle \mathbf{v} \rangle$$라 가정하자. 거시적으로는 이들이 연속적이라 가정한다. 이러한 전하가 $$dt$$라는 시간 간격 동안 $$d \mathbf{a}$$의 미소 면적을 통과한다고 가정해보자. 이때, 이러한 전자의 농도가 $$n$$이라 가정하면, 이러한 면적을 지나간 전하의 수[2]는 농도와 부피의 곱으로 구할 수 있다. 즉,
$$\displaystyle dQ=qn \langle \mathbf{v} \rangle \cdot d \mathbf{a}\,dt $$
$$\displaystyle \frac{dQ}{dt}=dI=qn \langle \mathbf{v} \rangle \cdot d \mathbf{a}$$
$$\displaystyle dI=\rho \langle \mathbf{v} \rangle \cdot d \mathbf{a}$$
$$\displaystyle dI=\left[ \sum_{i}\rho_{i} \langle \mathbf{v}_{i} \rangle \right] \cdot d \mathbf{a}$$
$$\displaystyle \mathbf{J} \equiv \sum_{i}\rho_{i} \langle \mathbf{v}_{i} \rangle$$
$$\displaystyle I=\iiint_{S} \mathbf{J} \cdot d\mathbf{a}$$
3. 전자기학의 연속 방정식
이제부터 전하의 국소 보존에 대해 논의할 것이다. 전하는 보존되어야 하므로 임의의 부피 영역 $$V$$에서 유출된 전하의 양은 부피 영역을 둘러싸는 폐곡면 $$S$$을 통과하는 전하와 같아야 할 것이다. 따라서 폐곡면 $$S$$를 통과하는 전하량을 아래와 같이 구할 수 있다.
$$\displaystyle \oiint_{S} \mathbf{J} \cdot d\mathbf{a}$$
$$\displaystyle \oiint_{S} \mathbf{J} \cdot d\mathbf{a}=-\frac{dq}{dt}$$
$$\displaystyle \oiint_{S} \mathbf{J} \cdot d\mathbf{a}=-\frac{d}{dt}\iiint_{V} \rho\,dV=-\iiint_{V} \frac{\partial \rho}{\partial t}\,dV$$
$$\displaystyle \iiint_{V} (\boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{J} )\,dV=-\iiint_{V} \frac{\partial \rho}{\partial t}\,dV$$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla}\cdot \mathbf{J}+\frac{\partial \rho}{\partial t}=0$$
만약, 다루는 매질 영역 내에 유전체가 있다면, 전류 밀도 $$\mathbf{J}$$는 외부 전류 밀도 $$\mathbf{J}_{f}$$와 구속된 전하에 의한 전류 밀도 $$\mathbf{J}_{p}$$의 합으로 쓸 수 있을 것이다. 또한, 전하 밀도 $$\rho$$ 또한, 외부 전하 밀도 $$\rho_{f}$$와 구속된 전하에 의한 전류 밀도 $$\rho_{p}$$의 합으로 쓸 수 있을 것이다. 따라서 위에서 구해진 연속 방정식을 이용하면,
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla}\cdot (\mathbf{J}_{f}+\mathbf{J}_{p})+\frac{\partial }{\partial t}(\rho_{f}+\rho_{p})=0$$
$$\displaystyle \mathbf{J}_{p}=\frac{\partial \mathbf{P}}{\partial t}$$
$$\displaystyle \rho_{p}=-\boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{P}$$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla}\cdot \mathbf{J}_{f}+\frac{\partial \rho_{f}}{\partial t}=0 \qquad \qquad \boldsymbol{\nabla}\cdot \mathbf{J}_{p}+\frac{\partial \rho_{p}}{\partial t}=0$$
3.1. 정상 전류
'''정상 전류(Steady current)'''는 위의 연속 방정식에 대해 다음을 만족하는 전류이다.
$$\displaystyle \frac{\partial \rho}{\partial t}=0$$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla}\cdot \mathbf{J}=0$$
4. 옴의 법칙
대부분의 전도체에서 매질의 두 경계면의 전위차와 이들 사이에 흐르는 전류 간에는 간단한 선형 관계가 있고, 그것을 '''옴의 법칙(Ohm's law)'''이라 한다. 옴의 법칙은 다음과 같다.
$$\displaystyle \mathbf{J}=\sigma_{c}\mathbf{E}$$
만약, 전도체가 옴의 법칙을 만족하고, 전류가 상수인 단면적 $$A$$에 흐르고, 전도체의 길이 $$L$$이 상수라면, 매질 내에서 $$\mathbf{J}$$와 $$\mathbf{E}$$는 상수가 되고,
$$\displaystyle I=JA$$
$$\displaystyle I=\frac{\sigma_{c}A}{L}V$$
$$\displaystyle R \equiv \frac{L}{\sigma_{c}A} $$
$$\displaystyle R = \rho \frac{L}{A} $$
$$\displaystyle V=IR$$
4.1. 정전기적 평형 상태의 도체
전기장 문서에서 정전기적 평형 상태의 도체에는 내부에 전하가 존재할 수 없다고 했다. 따라서 이 문단에서는 도체 내부의 전하가 중성화 되고, 도체 표면으로 나오는데까지 걸리는 시간을 논의하고자 한다. 도체가 옴의 법칙을 만족하고, 전기 전도도가 상수라면, $$\mathbf{J}=\sigma_{c} \mathbf{E}$$를 만족할 것이다. 따라서 이때의 연속 방정식을 쓰면,
$$\displaystyle \sigma_{c} \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{E}=-\frac{\partial \rho}{\partial t}$$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{E}=-\frac{ \rho}{\epsilon_{0}}$$
$$\displaystyle \frac{\partial \rho}{\partial t}+\frac{\sigma_{c}}{\epsilon_{0}} \rho=0$$
$$\displaystyle \rho(t)=\rho(0)\exp{\left( -\frac{\sigma_{c}}{\epsilon_{0}} t \right)}$$
4.2. 예외
바일 금속을 이용한 실험에서 옴의 법칙이 적용되지 않는 사례가 발견되어, 2017년 8월 14일에 네이처 마테리얼스(Nature materials)에 실렸다.
그렇지만 이건 제한적인 것으로, 이 사례에서 옴의 법칙이 적용 안되는 이유가 바로 저항이 일반적 금속에서 발생하는 값보다 상당히 낮게 발생하는 게 밝혀졌기 때문이다. 고비용과 아직 일반적인 온도에서 실현하기 힘든 초전도현상까지는 아니더라도 상당히 낮은 값의 저항값을 가진 금속으로 만들 가능성이 생겼고, 적용이 된다면 상당한 효율 상승을 기대할 수 있다. 당장은 아니더라도 저항으로 인해 효율이 낮아지는 전기 전자분야에서는 기대 할 만한 내용이다.
5. 정상 전류와 경계치 문제
이제 매질 간의 정상 전류가 흐를 때의 경계치 조건에 대해서 논의해보도록 할 것이다.
5.1. 전류 밀도가 따르는 방정식
매질 내에서 전류가 흐르던, 흐르지 않던, 매질 내 정전기장에 대해 다음이 성립함을 알고 있다.
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{E}=\frac{\rho}{\epsilon_{0}} \qquad \qquad \boldsymbol{\nabla} \times \mathbf{E}=0 $$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla} \times \frac{\mathbf{J}}{\sigma_{c}}=0 $$
$$\displaystyle \frac{1}{\sigma_{c}} \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{J}=0 $$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{J}=0 \qquad \qquad \boldsymbol{\nabla} \times \mathbf{J}=0 $$
$$\displaystyle \oiint_{S} \mathbf{J} \cdot d \mathbf{a}=0 \qquad \qquad \oint_{C} \mathbf{J} \cdot d \mathbf{l}=0 $$
5.2. 경계 조건
[image]
윗 문단을 통해
$$\displaystyle \oiint_{S} \mathbf{J} \cdot d \mathbf{a}=0 $$
$$\displaystyle \mathbf{J}_{1} \cdot \hat{\mathbf{n}}= \mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{n}} $$
$$\displaystyle \mathbf{E}_{1} \cdot \hat{\mathbf{t}}= \mathbf{E}_{2} \cdot \hat{\mathbf{t}} $$
$$\displaystyle \frac{\mathbf{J}_{1} \cdot \hat{\mathbf{t} } }{\sigma_{1}}= \frac{\mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{t} } }{\sigma_{2}} $$
$$\displaystyle \mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{t}} \rightarrow 0 $$
$$\displaystyle \mathbf{E}_{2} \cdot \hat{\mathbf{t}} \rightarrow 0 $$
이상을 요약하면, 전류 밀도가 서로 다른 옴의 법칙을 만족하는 매질의 경계면을 가로지를 때의 경계 조건은
$$\displaystyle \mathbf{J}_{1} \cdot \hat{\mathbf{n}}= \mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{n}} \qquad \qquad \frac{\mathbf{J}_{1} \cdot \hat{\mathbf{t} } }{\sigma_{1}}= \frac{\mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{t} } }{\sigma_{2}} $$
5.3. 경계치 문제
위에서 경계 조건을 결정했기 때문에 이제 경계치 문제를 논의할 수 있다. 우선 정상 전류 상태를 분석하고 있기 때문에 다음이 성립한다고 했다.
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{J}=0$$
$$\displaystyle \mathbf{J}=\sigma_{c}(\mathbf{E}+\mathbf{E}_{e}) $$
보존적인 전기장에 대해
$$\displaystyle \mathbf{E}=-\boldsymbol{\nabla}\Phi $$
$$\displaystyle \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{J}=\boldsymbol{\nabla} \cdot [\sigma_{c} (-\boldsymbol{\nabla} \Phi+\mathbf{E}_{e}) ]=0 $$
$$\displaystyle \sigma_{c} \nabla^{2} \Phi+\boldsymbol{\nabla} \sigma_{c} \cdot \boldsymbol{\nabla} \Phi= \boldsymbol{\nabla} \cdot (\sigma_{c}\mathbf{E}_{e}) $$
$$\displaystyle \sigma_{c} \nabla^{2} \Phi= \boldsymbol{\nabla} \cdot (\sigma_{c}\mathbf{E}_{e}) $$
우선적으로 비보존적 전기장($$\mathbf{E}_{e}=0$$)이 없는 경우를 고찰해보도록 하자. 이 경우에 위 방정식은
$$\displaystyle \nabla^{2} \Phi=0 $$
$$\displaystyle \mathbf{J}_{1} \cdot \hat{\mathbf{n}}= \mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{n}} \qquad \qquad \frac{\mathbf{J}_{1} \cdot \hat{\mathbf{t} } }{\sigma_{1}}= \frac{\mathbf{J}_{2} \cdot \hat{\mathbf{t} } }{\sigma_{2}} $$
$$\displaystyle \Phi_{1}=\Phi_{2} $$
$$\displaystyle \sigma_{1} \frac{\partial \Phi_{1}}{\partial n}=\sigma_{2} \frac{\partial \Phi_{2}}{\partial n} $$
만약 비보존적 전기장이 존재한다면, $$\sigma_{c}\mathbf{E}_{e} \equiv \mathbf{J}_{e}$$로 쓸 수 있으므로 퍼텐셜에 대한 경계 조건은
$$\displaystyle \begin{aligned} \Phi_{1}&=\Phi_{2} \\ \sigma_{1} \frac{\partial \Phi_{1}}{\partial n}=\sigma_{2} \frac{\partial \Phi_{2}}{\partial n} &=-(\mathbf{J}_{e2}-\mathbf{J}_{e1}) \cdot \hat{\mathbf{n}} \end{aligned} $$
결국 위 과정으로 부터 정상 전류에 대한 경계치 문제와 정전기학의 경계치 문제는 공통성이 있음을 알 수 있다. 따라서 정상 전류에 대한 경계치 문제는 정전기학의 경계치 문제에서
$$\displaystyle \epsilon_{i} \rightarrow \sigma_{i} \qquad \qquad \mathbf{D}_{i} \rightarrow \mathbf{J}_{i}=-\sigma_{i} \boldsymbol{\nabla} \Phi_{i} $$
$$\displaystyle \frac{\rho}{\epsilon} \rightarrow -\boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{J}_{e} \qquad \qquad \frac{\sigma}{\epsilon} \rightarrow -(\mathbf{J}_{e2}-\mathbf{J}_{e1}) \cdot \hat{\mathbf{n}} $$
5.4. 관련 예제
6. Joule 발열과 일률
이제 어떤 매질 내의 미소 전하 운반체 $$dq$$에 가해지는 전기장이 $$\mathbf{E}$$라 가정하고, 이 전기장 때문에 운반체가 $$d\mathbf{l}$$만큼 움직였다고 가정하자. 또한, $$dq=\rho\,dV$$형태로 쓸 수 있으므로 전기장에 의한 일을
$$\displaystyle dW=(\rho\,dV)\mathbf{E} \cdot d \mathbf{l} $$
$$\displaystyle d \mathbf{l}= \langle \mathbf{v} \rangle\,dt $$
$$\displaystyle dW=\rho \langle \mathbf{v} \rangle \cdot \mathbf{E}\,dVdt $$
$$\displaystyle dW=\mathbf{J} \cdot \mathbf{E}\,dVdt $$
$$\displaystyle \frac{dW}{dt}=\mathbf{J} \cdot \mathbf{E}\,dV $$
$$\displaystyle P=\iiint_{V}\mathbf{J} \cdot \mathbf{E}\,dV $$
$$\displaystyle P=\iiint_{V}\sigma_{c} E^{2}\,dV $$
$$\displaystyle \frac{dP}{dV}=\mathbf{J} \cdot \mathbf{E} $$
서로 반대의 면 $$\mathrm{A}$$, $$\mathrm{B}$$가 각각 등전위 영역이 되는 경우를 고려해보자. 만약 미소 전하량 $$dq$$이 전기장 $$\mathbf{E}$$에 의해 미소 시간 $$dt$$만큼 이동했다면,
$$\displaystyle dW=dq\int_{\mathrm{A}}^{\mathrm{B}} \mathbf{E} \cdot d \mathbf{r} $$
$$\displaystyle \int_{\mathrm{A}}^{\mathrm{B}} \mathbf{E} \cdot d \mathbf{r} \equiv V$$
$$\displaystyle dW=\frac{dW}{dt}\,dt=IV\,dt $$
$$\displaystyle P=IV $$
$$\displaystyle P=I^{2}R $$
7. 전류와 관련된 여담
7.1. 전자와 전류
초,중,고등학교에서 전기파트를 배울 때 도선에서 전류의 방향이 전자의 이동 방향과 반대인 게 신기하게 느껴졌을 텐데, 이것은 별 건 아니고 금속에서 전자가 전류를 흐르게 한다는 사실이 전류를 정의한 것보다 훨씬 뒤에 발견되었기 때문이다. 원래 전기는 양극에서 음극으로 흐른다고 정의했으나, 후에 전자가 음극에서 양극으로로 이동한다는게 밝혀졌다.
P형 반도체에선 본래 있던 전자가 이동해 버리면 그 구멍을 채우기 위해 옆에있던 전자가 그 자리를 채우고.. 해서 전체적으로 보았을 때 양공[6]이 전류를 흐르게 하는 것 처럼 보인다.
위의 말을 간단히 설명하자면 공이 한줄로 가득찬 관을 생각해 보자, 왼쪽에서 공을 하나 더 밀어넣으면 동시에 반대편에서 공이 나올 것이다.
이러한 과정들이 연쇄적으로 이루어지기 때문에 스위치를 켜자마자 전기를 사용할 수 있는것이다. 만일 전자가 전원으로부터 직접 움직여서 전기가 통하는 식이라면 스위치 넣고도 발전소에서 집까지 전기가 오는데 한참 기다려야 한다. 실제로 전자가 도선을 따라 움직이는 평균속도는 그렇게 빠르지 않다. 지름 $$1\,\mathrm{mm}$$인 구리도선에 $$3\,\mathrm{A}$$의 전류가 흐른다면 전자의 평균 드리프트 속도는 고작 $$0.28\,\mathrm{mm/s}$$ 이다. 전자의 순간 속도는 광속에 근접할 만큼 매우 빠르나, 도선 안에서는 도선의 양성자들에 부딪혀 이리저리 튕겨나가 제 속도를 못 내기 때문이다.[7][8] 에너지가 순식간에 전달되는 이유는 전기장이 생기기 때문이다. 달팽이처럼 기어가는 전자의 속력에 비해 전기장은 광속으로 생성되고 퍼진다.
7.2. 전류의 종류
7.2.1. 직류
'''직류(Direct current)'''란 전류가 흐르는 모습 중 하나로, 줄여서 '''DC'''라고 부른다.
인류가 전기에 대해 연구하면서 처음으로 접하게 된 전류이다. 화학적인 원리로 전지 등을 통해 자연스럽게 접하고 생산되기가 쉬웠기 때문이다. 우리가 알고 있는 모든 전지와 생물 전기는 화학적 원리를 기반으로 하는 직류이다. 당연히 전기 시대 초기에는 대부분 직류를 통해 전기의 생산과 소비, 연구가 이루어졌다.
직류는 시간에 따른 전력의 변화가 없기 때문에 전기 회로의 설계, 해석, 표현이 훨씬 단순하고 안정적이며 효율적이다. 그래서 현재도 주변에서 흔히 볼 수 있는 대부분의 전자제품은 직류를 이용하고 있고 이용하게끔 설계 된다. 교류 전원을 공급 받는 제품도 내부적으로는 변압과 정류를 통해[9] 직류로 변환하여 사용하며, 전지를 쓰는 제품은 애초에 전지 자체가 직류 전원이다. 건전지를 꽂아쓰는 제품들이 +극과 -극을 제품에서 제시하는대로 정확한 방향으로 꽂아써야 하는 이유도 직류 방식을 쓰기 때문이다.
이렇게 다 좋아보이는 직류 전원도 치명적인 단점이 하나 있는데 변압이 힘들어서 '''전기를 장거리로 날려보낼 수 없다'''는 것이다. 전기가 갓 보급되기 시작했던 초기에는 교류 개념이 없다보니 발전 및 송전 시설들이 죄다 직류를 다루게 설계 되었는데 승압 강압이 어렵다보니 송전 시에 오만가지 트러블이 발생했다. 송전 가능한 거리도 너무 짧고 손실도 너무 크고 어찌어찌 받아보니 전압이 일정하지도 않았던 것이다. 때문에 직류만으로 인류에게 전기를 충분히 공급하려면 변전소가 지구상에 굉장히 뺴곡하게 들어서는 상황이 되는데 이러면 거기에 들어가는 설비의 제조값과 유지보수값이 기하급수적으로 늘어나서 결과적으로 전기 자체가 엄청 비싸지게 되기 때문에 송변전 분야에서는 훨씬 더 경제적인 교류에게 완전히 밀려나게 된다. 즉 경제적인 문제라는 하나의 문제가 심각하게 발목을 잡아서 [10]
현재는 위의 단점도 옛말이 되어가고 있다. 각종 전력 소자와 기술의 눈부신 발달로 직류도 초소형 변압 회로가 흔히 쓰이게 되었고 필요하다면 수십만볼트 이상도 만들어 낼 수 있게 되었다. 지금은 송전에 교류가 주로 쓰이지만 같은 전압을 송전할 때는 직류 쪽의 손실이 적기 때문에 초고압 직류 송전에 대해 많은 연구와 활용이 이뤄지고 있다. 관심있는 위키러라면 HVDC를 검색해 보도록 하자. 차세대 송전법으로 고부가가치 사업인데 특히나 국토가 넓은 중국, 인도, 브라질, 오스트레일리아 등에서 사용하고 있다. 유럽연합에서도 교류 송전을 직류 송전으로 바꾸려고 하고 있다.
7.2.2. 교류
7.2.2.1. 학습의 어려움
직류는 위에서 보았듯, 시간에 따라 전류 변화가 발생하지 않기 때문에 수학적 분석이나, 학습에 별로 어렵지 않다. 다만, 시간에 따라 변하는 전류인 교류는 조금 문제가 된다. 이때문에 교류는 전자·전기공학도들을 힘들게 하는 주범이 된다.[11] 분석에 삼각함수는 기본이고, 복소수, 미적분까지 들어가기 때문에 오늘도 전자·전기공학도들은 죽어나가고 있다.
7.3. 감전
감전으로 인해 사람이 사망하는 이유로 헷갈리거나 궁금해 하는 사람이 많은데 굳이 따지자면 감전사의 직접적인 원인은 전류이다. 다만 가장 근본적이고 직접적인 원인을 정의에서부터 따지고 들어간 후에 하나만 꼽아보자면 전류라는 것이지 다른 전기적 요소가 감전사의 조건이 아니라는 것이 아니다. 그저 평범하게 '감전사의 조건'이라하면 전압, 전류뿐이 아닌 매우 많은 요소가 있다. 감전으로 인해 사망에 이르려면 인체가 포함되는 전기적 회로가 구성되어 치사량의 전류가 통전해야 하는데, 이때 인체의 임피던스[12], 통전경로 및 시간, 접촉전압, 접촉면적, 주파수 등 에 따라 통전전류의 크기가 결정된다. 즉 몇 $$\mathrm{A}$$의 전류가 흐르는가만 놓고 감전사를 하는지 안하는지는 알 수 없다는 것이다. 위의 설명이 복잡하다면 흔히들 알고 있는 옴의 법칙으로 생각해봐도 좋다. 단순히 인체의 피부저항[13]을 뚫고 일정량의 전류를 흐르게 하려면 일정크기의 전압도 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 감전사의 원인이 전류라고 하는 것도, 전압이라고 하는 것도 100% 옳다고는 볼 수 없다는 것이다. 결국원인이 전류니 전압이니 하는 것은 단어의 정의 등으로 하는 말장난에 불과하다.
감전사에 영향을 끼치는 전기적 요소들의 관계들에 대해 실례로 알아보면 정전기와 테이저건을 보면 된다. 정전기의 경우 전압은 수만 $$\mathrm{V}$$, 전류도 $$1\,\mathrm{A}$$에 달하지만 통전시간이 $$1\,\mu\mathrm{s}$$수준이기에 실질적인 통전전류의 크기는 매우 작으며, 테이저건의 경우 사람에게 명중시 최대전압이 $$1200\,\mathrm{V}$$에 달하지만 전류는 고작 $$2\,\mathrm{mA}$$정도이기에 사람이 죽지 않는다. 그리고 가끔 치사량의 전류가 흐르지 않았음에도 감전사 하는 경우를 볼 수 있는데, 이 경우에는 통전경로를 의심할 수 있다. 감전사는 대부분의 경우 심실세동에 의한 사망인데 아무리 작은 전류여도 심장에 가깝게 흐를수록 심실세동이 일어날 확률이 높기 때문이다.
하지만 이런 세세한 내용은 차치하고 결과적으로 우리가 실생활에서 가장 주의해야 할 것은 단연코 전압이다. 위에서도 말했듯이 전류가 흐르려면 전압이 필요한 것이고, 전압이 높으면 높을수록 전류는 많이 흐르며, 높은 저항 값에도 전류를 흐르게 할 수 있기 때문이다. 거기다 사람에게 치명적인 전류량은 매우 작은 값이며, 주변에서 흔히 접하는 전기는 교류이기에 불수전류[14]값도 $$15\,\mathrm{mA}$$수준으로 매우 낮아 한번 감전되면 남의 도움 없이는 탈출할 수 없고 통전시간이 길어지면 결국 전류가 작아도 사망에 이를 수 있다.
아래는 전류와 인체의 반응을 서술해놓은 표이다.
심실세동전류까지 가게 되면 심장의 전류가 교란되어 심장마비나 심실세동이 일어난다. 그보다 적은 양이라고 안심할 수 없는 게 전류가 어떻게 흐르냐에 따라 위험도가 다르기 때문. 왼손을 타고 흐르는 전기는 심장을 다이렉트로 직격할 수 있기 때문에 꽤 위험하다.
7.4. 전류계
전류를 측정하는 기구를 전류계라 하는데 션트라 불리는 전기 저항이 작은 저항을 전기 회로에 직렬로 연결하여 양단의 전압차를 측정, 옴의 법칙을 이용해 전류를 구한다.
8. 관련 문서
[6] 전자가 없어서 생긴 구멍. 전자를 물에 비유한다면 양공은 공기방울에 해당한다. 양전하를 가진 전자처럼 행동한다. 이 성질 때문에 준입자로 취급한다.[7] 그러면서도 전기장에 의해 조금씩 앞으로 나아가는데 이것의 속도를 드리프트 속도(drift velocity)라고 한다.[8] 음극선관 내의 음극선의 경우 관내가 진공이기 때문에 전자의 이동속도는 매우 빨라지게 된다. 이런 식으로 진공에서 전자 자체의 이동으로 전류가 흐르는 것을 대류 전류라고 한다.[9] 전기를 적게 소모하는 제품이면 자체적으로 변압과 정류가 가능하지만 전류를 많이 소모한다면 보조장비를 달아줘야 하는데 이게 종종 몇몇 전자기기(프린터,게임기가 대표적)의 콘센트가 무식하게 크거나 중간에 큰 무언가가 달려있는 이유이다. [10] 현재 발전소들이 거주지와 멀찍이 떨어진 한적한 곳에 설치된 이유도 교류 방식을 쓰기 때문이다. 교류 방식을 쓰면 거주지와의 사이에 변젼소를 서너개만 설치해도 안정적으로 전기 공급이 가능하기 때문. 만약 직류만으로 인류에게 전기를 공급하려면 도시와 발전소 사이에 변전소를 엄청 뺵빽하게 세워두거나, 그냥 도시 한가운데에 발전소를 지어야 되는 것인데, 다른 발전소도 문제이지만 특히 화력 발전소나 원자력 발전소는 안전사고 위험도 있으니 그야말로 폭탄을 안고 살아가는 셈이 될 수 있다. 전쟁 터져서 발전소만 노려서 공격하면 도시 하나가 증발할 판이니...[11] 고등학교 때 물리Ⅱ를 선택하면 아주 약간 맛볼 수는 있다, 이제는 중학교 3학년 과정에서도 약간 나온다.[12] 피부, 혈액, 근육의 저항 등[13] 연령, 성별, 부위, 수분 함유량 등에 따라 매우 큰 차이가 나나 통상적으로 $$2500 \sim 5000\,\Omega$$을, 물에 젖어있는 상태 등의 경우 $$500\,\Omega$$을 기준으로 잡는다.[14] 통전경로의 근육이 경련을 일으키고 신경이 마비되어 스스로 전원에서 이탈할 수 없는 상태. 쉽게 말하면 감전됐지만 스스로는 뗄 수 없는 상태!