옴의 법칙과 비저항

옴의 법칙이란 물질에 흐르는 전류(I)는 전압(V)에 비례하고 물질의 저항(R)에 반비례 한다는 법칙이다. 이것을 식으로 나타내면 다음과 같다.

그러나 모든 물질이 이 식을 따르는것은 아니고 옴의 법칙을 따르는 물질이 따로 있다. 그러한 물질들을 ohmic material 이라 부르고 물리시간에 다루는 물질들은 대부분 이에 속한다. 

전압(기전력)은 전류를 흐르게 하는 원동력이고 저항은 전류를 방해한다.

저항체마다 전류-전압 그래프. 왼쪽부터 저항이 큰 물질, 작은물질, 다이오드, 배터리 이다. (다이오드는 대표적인 non ohmic material이고, 배터리는 내부저항이 매우 작기 때문에 그림처럼 나타난다.)

물질에서 저항이 나타나는 이유는 물질 내부의 자유전자들이 이동할 때, 내부 핵들과 충돌하기 때문이다. 물질의 온도가 높아지면 원자 핵들도 진동하기 때문에 전자가 지나가기가 더 어려워진다. 그래서 도체들의 온도가 올라가면 저항 또한 커진다.

 아래 그림과 같은 물질이 있을 때 물질의 저항의 크기는 길이(L)에 비례하고 단면적(A)에 반비례한다. 또한 물질의 특성에 따라 저항이 달라지는데 이 비례상수를 비저항(ρ)이라고 한다.

비저항은 물질의 고유한 특성이기 때문에 비저항을 측정하여 물질의 종류를 알아 낼 수 있다. 도체는 온도에 따라 저항이 증가하는데 온도에 따른 비저항 증가 비율을 온도계수라고 한다. 비저항과 온도계수를 나타내면 아래 표와 같다.