반응형 공학이론14 전기화학 셀의 기본 개념 및 발전과정[갈바니 셀, 전해 셀] 전기화학 셀은 화학반응을 통해 전기를 생성하거나 전기를 이용해 화학반응을 일으키는 장치로, 크게 갈바니 셀(Galvanic Cell)과 전해 셀(Electrolytic Cell)로 구분된다. 이 두 종류의 셀은 에너지 변환 방식과 사용 목적에서 차이를 보이며 현대에도 널리 사용되고 있다.1. 갈바니 셀(Galvanic Cell) 갈바니 셀은 화학반응이 자발적으로 진행되며, 이 과정에서 전기 에너지가 생성된다. 이는 배터리와 연료전지와 같은 장치에서 주로 사용되는데, 이 셀에서 발생하는 전기 에너지는 외부 회로를 통해 전류를 흐르게 하고, 이러한 전류는 다양한 전기적 장치를 구동하는 데 사용된다. 갈바니 셀은 두 개의 전극, 즉 양극(anode)과 음극(cathode), 그리고 이들 사이의 전해질로 구성.. 2024. 8. 28. 전기차 배터리 기초[전극의 전압: 전기화학적 원리와 리튬이온 전지의 적용] 일반적으로 우리가 사용하는 전지는 산화반응과 환원반응에 의해 전압이 결정된다. 이러한 것을 다루는 학문을 전기화학이라 칭하며, 전기화학을 활용한 전지에서는 반응의 경향성과 강도에 따라 전지의 세부적인 스펙이 나뉘게 된다.산화와 환원: 전자의 이동과 전압 형성산화는 물질이 화학 반응에서 전자를 잃는 현상이다. 전자는 전극의 표면에서 방출되어 외부 회로로 이동한다. 전자가 방출된 전극은 전자 수가 감소하여 양전하를 띄게 되는데, 일반적으로 전기화학에서는 이러한 반응이 전극 표면에서 일어나며, 이 전극을 산화 전극(Anode) 또는 음극(Negative electrode)이라고 칭한다. 반면에, 환원은 물질이 화학 반응에서 전자를 받아들이는 현상이다. 전자가 방출된 다른 전극에서 흡수되어 물질이 전자 수를 .. 2024. 8. 28. 인덕터의 개념 인덕터(Inductor)는 전류와 자기장 간의 관계를 기반으로 동작하는 수동 소자(passive component)다. 인덕터의 개념과 특성을 이해하기 위해서는 먼저 자기장의 개념과 전자기 유도에 대한 기본 지식을 가져야 이해할 수 있는데 이에 대해 이야기해 보자인덕터의 역사와 전자기장의 관계 인덕터의는 19세기 초에 마이클 패러데이(Michael Faraday)와 조지프 헨리(Joseph Henry)의 연구를 통해 확립되었다. 패러데이는 자기장과 전류 간의 상호작용을 연구하면서, 자기장의 변화가 도체 내에서 전류를 유도할 수 있다는 '전자기 유도'의 법칙을 발견하였고, 패러데이의 법칙에 따라, 코일(인덕터) 주위의 자기장이 변화할 때 코일 내에 전류가 유도되며, 이 전류는 자기장에 반대되는 방향으로 흐.. 2024. 8. 27. 커패시터의 개념과 종류 1. 커패시터의 역사적 배경 커패시터(capacitor)는 전기공학에서 필수적인 구성 요소 중 하나로, 전기 에너지를 저장하는 장치로 알려져 있다. 커패시터의 기원은 18세기 중반으로 거슬러 올라가는데, 초기 커패시터는 네덜란드의 과학자 피터르 판 무센브루크(Pieter van Musschenbroek)가 1745년에 발명한 레이덴 병(Leyden jar)이다. 레이덴 병은 금속으로 코팅된 유리병으로, 금속 부분 사이에 전하를 저장할 수 있는 최초의 장치로 이해하자 19세기에 들어서면서, 물리학자 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 커패시터의 이론적 기초가 정립 되었는데, 패러데이는 전기장과 전하 간의 관계를 연구하면서, 전기 유도와 정전 용량(capacitance)의 개념을 확립했다. 2.. 2024. 8. 27. 저항의 개념과 특성: 전기공학에서의 역사와 실제 회로에서의 역할 저항(Resistor)은 전기공학에서 가장 중요한 요소 중 하나로, 전류의 흐름을 제어하고 회로의 안정성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 한다. 물론 L과 C에대해서도 논해야 겠지만 우선은 저항에 대해서 논해보자 저항이란 단어자체는 말그대로 방해되는것 이라는 뜻으로 기본적으로 회로에서 전하의 흐름을 방해하는 정도를 물질이나 소자별 단위로 분석한단어다. 이러한 저항은 현대에와서는 정말 널리쓰이고 뿐만아니라 기본적인 모든 회로의 구성품이 저항을 가지고 있어 저항이 낮은 물질을 도전율로 분석하는등의 수많은 이야기가 필요지만 오늘은 기본적인 저항의 역사에 대해 이야기해보자1. 저항의 역사적 배경 저항의 개념은 19세기 초 전기학의 발전과 함께 등장했다. 1827년, 독일의 물리학자 게오르그 시몬 옴(Georg .. 2024. 8. 27. 전하와 전류는 무엇인가 전기공학에서 전하와 전류는 가장 기본적이면서도 중요한 개념으로, 이 두 개념은 전자기력, 즉 전하 사이의 전기적 상호작용을 이해하는 데 필수적이다.전하의 개념전하는 물질이 전기적 상호작용을 할 수 있게 하는 물리적 성질이다. 전하는 양전하와 음전하로 구분되며, 이들 간의 상호작용은 전기력의 근원이 되는데, 원자 내에서 전자는 음전하를 띠고, 원자핵은 양전하를 띱니다. 이들 간의 인력 덕분에 전자는 원자핵 주위를 안정적으로 돌며, 원자의 구조를 유지하고 있으며 전기전자공학은 이러한 물질의 특성을 활용한다. 이러한 기본 개념에서 전하량의 단위는 쿨롱(Coulomb, C)으로 정의되며, 1 쿨롱은 약 6.242 × 10 ¹⁸개의 전자의 전하량에 해당한다. 쿨롱은 전기량의 표준 단위로, 전기 회로에서 전하의 이.. 2024. 8. 27. [전기기기] 전압이란 무엇인가[미분방정식,개념,단위] 전압을 이해하기 위해 전위차(potential difference)라는 개념을 먼저 이해해야 한다. 전위는 전기장에서 특정 위치에 있는 단위 전하가 가지는 전기적 위치 에너지로, 전위차는 두 지점 간의 전기적 위치 에너지 차이를 의미하는데, 두 지점 사이에 전위차가 존재하면, 전하는 높은 전위에서 낮은 전위로 이동하려는 경향이 있고 결국 이는 전하의 흐름을 통해 평활화를 이루려 한다, 이때 두 지점 간의 전위차를 우리는 전압이라 이야기한다. 전압의 정의전압(voltage)은 두 지점 간의 전위차를 나타내는 물리량이다. 수학적으로 전압 V는 단위 전하가 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 때 발생하는 전기적 위치 에너지의 차이로 정의한다. 이를 직관적인 수식으로 나타내면 아래와 같은데 여기서 V는 전압,.. 2024. 8. 26. 전기 모터에서의 퓨리에 급수(Fourier Series) 전기차에서 전기 모터는 다양한 응용 분야에서 필수적인 역할을 하는 기계 장치로, 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치다. 이러한 전환 과정에서 모터의 효율성과 성능을 최적화하기 위해서는 모터의 동작을 수학적으로 분석하는 것이 핵심인데 이를 지배방정식으로 수치화하여 시물레이션 하는 것이 모터개발에서는 필수 적이다. 이 과정에서 퓨리에 급수(Fourier Series)는 해석의 핵심으로, 푸리에 급수를 통해 복잡한 주기 함수를 간단한 삼각 함수(사인, 코사인)들의 합으로 표현하는 강력한 수학적 도구로 활용된다, 이를 통해 고조파별 해석부터 수많은 진동 소음 발열에 대한 예상까지 수많은 과정이 필수적이기에 사실상 반드시 이해해야 한다.전기 모터와 주기적 신호 전기 모터는 회전하는 장치이므로, 그 출력이.. 2024. 8. 12. 전기차 모터에서 로렌츠 힘 1. 로렌츠 힘의 배경로렌츠 힘은 네덜란드의 물리학자 헨드릭 로렌츠(Hendrik Lorentz)가 19세기 후반에 전자기 현상을 설명하기 위해 도입한 개념이다. 로렌츠 힘은 전하가 전자기장에 의해 받는 힘을 설명하는 공식으로, 이 공식은 고전 전자기학에서 중요한 위치를 차지하며, 전기차 모터를 비롯한 다양한 전기 장치에서의 전력 변환 및 구동 원리를 설명한다.2. 로렌츠 힘의 정의와 수식로렌츠 힘은 움직이는 전하가 전기장(E)과 자기장(B)에 의해 받는 힘을 나타낸다. F=q(E+v×B)F는 전하가 받는 힘(N, 뉴턴)q는 전하의 크기(C, 쿨롱)E는 전기장(V/m, 볼트/미터)v는 전하의 속도(m/s, 미터/초)B는 자기장(T, 테슬라)v×B는 속도 벡터와 자기장 벡터의 외적(cross product.. 2024. 8. 12. 이전 1 2 다음 반응형
