전도

전도(conduction)는 열 또는 전기가 물체 속을 이동하는 일 또는 그런 현상을 말한다. 정확히 열같은 경우는 열에너지가 전달되는 과정을, 전기전도는 전자가 이동하는 현상이라 이해하면 된다. 과학에서 주로 물리에서 열전도(heat conduction), 전기전도(electrical conduction) 등의 말로 쓰인다. 생물학에서의 전도는 뉴런에서의 흥분 전달을 말한다.

열전도

열전도는 물체간의 직접적인 접촉을 통하여 열이 전달되는 것이다. 뜨거운 온돌방에 앉아 있으면 엉덩이가 뜨거워지는 것처럼 물질의 직접적인 이동을 수반하지 않고 접촉하고 있는 두 물체의 온도차에 의해서 열(에너지)이 흐르는 방식이 전도이다. 전도는 한 물체 내에서도 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 일어날 수도 있고, 제3의 물체를 매개로 하여 일어날 수도 있다.

미시적 규모에서 보면 전도는 빠르게 진동하거나 움직이는 원자 또는 분자들이 이웃 원자 또는 분자들과의 상호작용을 통해서 열(에너지)이 전달되는 것이다. 열은 이웃 원자들이 다른 원자에 대해서 진동하거나 전자들이 한 원자에서 다른 원자로 옮겨가는 형태로 전달된다. 전도는 물질의 모든 상태(고체, 액체, 기체 등)에서 일어나지만 고체에서는 가장 중요한 열전달 방법이다. 고체에서 전도는 결정을 이루는 분자들의 진동의 조합과 자유전자의 이동에 의해서 일어나고, 기체와 액체에서는 분자들의 충돌과 그들의 무작위 운동이 일어나는 동안의 확산에 의해서 일어난다.

전기전도

전기전도는 도체 내에 전기장이 있을 때, 전하가 이동하며 전류를 발생하는 일이다. 전하로는 전자나 이온 등이 있는데, 전자가 가벼워 전자전도가 전기전도율에 큰 영향을 미친다. 한편, 절대온도 0도(0K) 근처의 온도에서는 초전도 현상이 일어나며, 많은 도체와 반도체에는 전기전도 현상과 각종 열전도 현상이 함께 일어난다.

물질 내에 이온이나 전자와 같은 하전입자가 있어서 이들이 자유로이 움직일 수 있는 경우, 그다지 크지 않은 전기장 내에서는 하전입자는 다른 여러 입자와 충돌하여 저항을 받으면서 전기장에 비례한 평균속도로 전기장 방향으로 이동한다. 이 때의 비례상수를 이동도(移動度)라고 한다. 하전입자의 이동도와 밀도로부터 그 물질의 전기전도율을 구할 수 있으며, 옴의 법칙이 성립된다. 전기장이 커지면 방전(放電)이나 절연파괴 등의 복잡한 현상이 일어나서 옴의 법칙은 성립되지 않는다.

전자에 의한 전도를 전자전도, 이온에 의한 것을 이온전도라고 하는데, 전자가 이온보다 가볍기 때문에 전자전도가 전기전도도에 크게 영향을 미친다. 결정물질 내의 전기전도는 양자역학에서 취급되어 금속·절연체·반도체의 복잡한 전기전도도가 설명된다. 절대영도 부근의 특수한 전기전도 현상으로서 초전도(超傳導)가 있다. 이 밖에 전기전도에 수반되는 현상에 홀(Hall)효과를 비롯하여 톰슨효과·페르체효과·제벡효과 등의 열전효과(熱電效果)를 볼 수 있다. 반도체에서는 이 밖에도 각종 현상이 있다.

참고자료

• 〈전기전도〉, 《두산백과》
• 〈열전도〉, 《물리산책》

같이 보기

• 열전도
• 전기전도

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