오늘날 전류는 +(양극) 에서 -(음극)로 흐른다. 사실일까?

베터리는 화학에너지로 전기에너지로 변환하는 장치입니다. 양극과 음극 사이에 전위차를 생성하고 전자를 끌어당깁니다. 음극에는 전자과 과잉으로 존재하고 양극에는 전자가 부족한 상태입니다. 

배터리의 양극과 음극을 도체(구리선)로 연결하면 전기회로가 형성됩니다. 도체 내부에는 자유전자가 존재하며 이 전자들이 이동함으로써 전류가 흐릅니다. 도체(구리선)내부에서 전자가 한 자리를 떠나 이동하며 그 자리는 비게 됩니다. 이 빈 자리를 정공이라고 합니다.

전자가 이동하면서 정공은 반대 방향으로 이동하는 것처럼 보입니다.

예를 들어 전자가 오른쪽으로 이동하면 정공은 왼쪽으로 이동하는 것처럼 보입니다. 이렇듯 실제 전자는 음극에서 양극으로 이동하게 되는 겁니다.

 

그런데 여기서 전자의 이동 방향이 반대인데도 전기적 장치가 정상적으로 작동하는 이유가 궁금하지 않나요?

 

전류는 단위 시간당 전하의 흐름을 의미합니다.

 

전자가 반대로 이동하더라고 모든 현상(전압,전류,저항,전력)은 전하의 이동에 의해 결정되기 때문입니다. 음전하에서 양전하로의 이동도 전하의 흐름으로 간주되므로 동일한 효과를 내기 때문입니다.

전구를 작동 시킨다고 했을 때 전류의 방향이 양극에서 음극으로 정의되었더라도 실제로는 전자가 음극에서 양극으로 이동하며 필라멘트를 가열하는 겁니다.

18세기 중반, 과학자들은 전기 현상을 연구하기 시작했습니다. 당시에는 전자의 존재나 원자 구조에 대한 이해가 전혀 없었습니다. 19세기 말, J.J. 톰슨(J.J. Thomson)이 전자를 발견하면서 전기의 본질이 밝혀졌습니다.

전자의 발견 이후에도 전류의 방향을 바꾸지 않은 이유는 전류의 방향은 이미 수십 년 동안 과학계와 공학계에서 표준으로 사용되고 있었습니다. 모든 전기 이론, 회로 설계, 장치 개발이 이 정의를 기반으로 이루어졌기 때문에, 이를 바꾸는 것은 큰 혼란을 초래할 수 있었습니다. 전류의 방향이 양전하의 이동 방향이든, 전자의 이동 방향이든, 전기적 현상(전압, 전류, 저항, 전력 등)은 동일하게 작동합니다. 따라서 정의를 바꿀 필요성이 크지 않았습니다.