1. 전자 (Electron, 電子)
ㅇ 전기를 띈 입자
- 물질 내 원자 내 구성 요소로써, 음 전하를 가진 소립자 (Elementary Particle)
※ 전자의 어원 : 호박을 의미하는 희랍어 `elektron`에서 유래
- 호박을 문지르면 호박이 가벼운 물체를 끌어당김 (대전됨)
※ 전자의 발견 : (1897년) Joseph J. Thomson (영국 물리학자, 1856~1940 : Kelvin 경)
- 음극선관에서 나타나는 음의 전하를 띈 음극선 흐름을 소립자(즉,전자)들의 흐름으로 제안함
2. 전자의 특징
ㅇ 원자핵 주위를 돔
- 원자핵 주위 궤도운동 (보어 원자 모형)
. 원자 핵을 중심으로 일정한 전자궤도를 따라 운동
.. 전자 보어 반경 : 고전적인 정지상태에서 2.82 x 10-15 [m]
- 원자핵 주위 전자구름 (양자역학적 원자모형)
. 원자 핵 주위에 `전자구름(Electron Cloud)` 형태로 존재
- 좀 더 구체적으로,
. 전자는 특정 껍질 및 오비탈에 속하며, 핵 주변을 돔 ☞ 전자배치 참조
ㅇ 원자번호 = 양성자 수 = 전자 수
- 중성 원자의 경우, 전자의 수는 원자번호(원자 핵 속의 양성자수)와 같음
ㅇ 전하 운반체 (Charge Carrier)
- 일반 전기회로(도체)에서 전자는 전하의 운반체로 봄
3. 전자의 특성 값
ㅇ 전자의 전하량 : e = - 1.602 x 10-19 [C]
ㅇ 전자의 정지 질량 : m = 9.11 x 10-28 [g] = 9 x 10-31 [㎏]
= 0.0005486 [amu] (양성자의 1/1800 정도로 가벼움)
ㅇ 질량 당 전하 비 : e/m = 1.758819 x 108 [C/g]
ㅇ 전자의 반경 : ? (너무 작아 측정 불가능)
4. 전자의 측정
ㅇ 질량 당 전하 比 (e/m)의 측정 : 1987년 톰슨(Joseph J. Thomson)
- 당시 미립자(즉, 전자)에 대한 전하량,짙량 각각은 몰라도,
- 그 비(比) 만을 알아내고(측정해내고),
- 그 둘 중 하나를 알아내면 나머지도 계산 가능하다고 밝힘
ㅇ 전하 및 질량 모두 측정 : 밀리칸 유적 실험
- (Robert Andrews Milkan(1868~1953)에 의해 1909년 수행됨)
. 분무기로 대전된 유적(기름방울)을 수평 축전기 전극 사이에 뿌려주고,
. 축전기 양단간 전압을 조정하면서,
. 중력 및 전기장 힘이 평형이 되는, 전압 값으로부터 유적의 전하를 측정 가능
. 전기장 세기 : E = V/d, 전기장 힘 : F = qE = qV/d, 중력 : mg
. qV/d = mg => q = mgd/V
ㅇ 전자의 전하량 및 단위 ☞ 전하량, 전하의 단위 참조
5. 전자의 유형
※ ☞ 전자 유형 참조
- 가전자, 속박전자, 자유전자, 전도전자 비교
6. 전자의 농도
※ ☞ 캐리어 농도 (Carrier Concentration) 참조
- 반도체에서의 전하운반체인 전자 및 정공의 농도 계산
7. 전자의 흐름
ㅇ 전자(전하)의 흐름에 대한 물리량 ☞ 전류 참조
ㅇ 전자 입자들의 진공 속 흐름 ☞ 음극선 참조