전압 전류 저항

전압, 전류 및 저항은 전기 회로의 동작을 설명하는 전기 공학의 세 가지 기본 개념입니다. 전압(V), 전류(I), 저항(R)은 전기 회로에서 중요한 개념입니다. 전압은 전류를 흐르게 하는 능력이고, 전류는 전하(전기를 띠는 입자)의 흐름이고, 저항은 전류의 흐름을 방해하는 정도입니다.

 

전압

전위차라고도 하는 전압은 전기 회로에서 전류를 흐르게 하는 힘을 말합니다. 즉, 한 지점에서 다른 지점으로 전하를 밀어내는 "압력"으로 생각할 수 있습니다. 전압의 단위는 볼트(V)입니다.

• 기호: V (브이)
• 단위: V(volt : 볼트)

전압은 전기장 안에서 전하가 갖는 전위의 차이라고 할 수 있습니다. 전위란 전하가 위치에 따라 갖는 위치 에너지를 말합니다. 전압이 높다는 것은 전하가 더 많은 위치 에너지를 갖고 있다는 것이고, 전압이 낮다는 것은 전하가 더 적은 위치 에너지를 갖고 있다는 것입니다.

 

전압이 있는 두 지점 사이에는 전하가 움직이려는 힘이 작용합니다. 이 힘을 전기적 압력이라고도 합니다. 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 전하가 움직일 때, 위치 에너지가 일을 하거나 전기 에너지로 변합니다.

 

전압을 측정하기 위해서는 두 지점을 비교해야 합니다. 보통 한 지점을 접지라고 하고, 지구의 전위를 0으로 보고 다른 지점의 전압을 측정합니다. 예를 들어, 건전지의 한쪽 단자를 접지에 연결하고 다른 쪽 단자의 전압을 측정하면, 건전지가 제공하는 전압을 알 수 있습니다.

 

전압은 전기 회로에서 중요한 역할을 합니다. 회로에 전압을 인가하면, 회로의 저항에 따라 일정한 크기의 전류가 흐릅니다. 이를 옴의 법칙이라고 합니다. 옴의 법칙은 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

 

V = IR

 

여기서 V는 전압, I는 전류, R은 저항입니다.

 

전압에 대한 예시를 들어보겠습니다.

• 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것과 비슷하게, 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 전류가 흐릅니다.
• 건전지나 배터리는 화학 반응을 통해 일정한 전압을 만들어냅니다. 건전지나 배터리의 양쪽 단자 사이에 저항을 연결하면, 건전지나 배터리의 전압에 비례하는 크기의 전류가 저항을 통과합니다.
• 교류는 시간에 따라 방향과 크기가 바뀌는 전압입니다. 교류는 발전기를 통해 만들어집니다. 교류의 주기는 50Hz나 60Hz가 일반적입니다. 대한민국에서는 60Hz의 교류를 사용합니다.

 

전류

전류는 전기 회로에서 전하(에너지를 가지고 있는 입자)의 흐름입니다. 암페어(A)로 표시되며, 전류의 방향은 플러스에서 마이너스 방향으로 흐른다고 하지만 실제로는 마이너스 전자가 이동하는 것입니다.

• 기호: I (아이)
• 단위: A(ampere : 암페어)

전류란 전하가 흐르는 것을 말합니다. 전하란 물질의 기본 입자인 원자의 양성자나 전자처럼 전기를 띤 것을 말합니다. 전하가 흐르려면 전압이 필요합니다. 전압이란 전기장 안에서 전하가 갖는 위치 에너지의 차이입니다. 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 전하가 움직이면, 그것이 바로 전류입니다.

 

전류는 크게 직류와 교류로 나눌 수 있습니다. 직류는 한 방향으로만 흐르는 전류입니다. 예를 들어, 건전지나 배터리는 직류를 만들어냅니다. 교류는 시간에 따라 방향과 크기가 바뀌는 전류입니다. 예를 들어, 발전소에서 만들어지는 전기는 교류입니다. 교류전기를 만드는 발전소에 대해 알아보세요.

 

전류의 단위는 암페어(A)입니다. 암페어란 1초에 1쿨롱의 전하가 흐르는 것을 말합니다. 쿨롱은 전하의 단위입니다. 1쿨롱은 약 6조 2천억개의 전자와 같은 양의 전하입니다.

 

전류에 대한 예시를 들어보겠습니다.

• 물이 파이프 안에서 흐르는 것과 비슷하게, 전선 안에서도 전류가 흐릅니다.
• 자석과 동선을 움직이면, 동선 안에 교류가 생깁니다. 이것을 원리로 발전기가 작동합니다.
• LED나 형광등은 전류가 흐르면 빛을 내뿜습니다. 이것을 원리로 조명기구가 작동합니다.
• 스피커는 전류가 흐르면 소리를 내뿜습니다. 이것을 원리로 오디오 기기가 작동합니다.

 

저항

저항은 전기 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 요소입니다. 옴(Ω)으로 표시되며, 회로에서 같은 저항이 병렬로 연결되면 저항수치가 낮아집니다.

• 기호: R (알)
• 단위: Ω(ohm : 옴)

저항이란 전기의 흐름을 방해하는 것을 말합니다. 저항이 크면 전기가 잘 흐르지 못하고, 저항이 작으면 전기가 잘 흐릅니다. 저항의 단위는 옴(Ω)이고, R 로 나타냅니다.

 

저항은 물체의 모양, 크기, 재질에 따라 달라집니다. 일반적으로 물체의 길이가 길면 저항이 커지고, 단면적이 넓으면 저항이 작아집니다. 또한 물체의 재질에 따라 비저항이라는 성질이 있습니다.

 

비저항은 물질마다 다른 저항의 세기를 나타내는 값입니다. 비저항이 큰 물질은 저항이 큰 물질이고, 비저항이 작은 물질은 저항이 작은 물질입니다. 더 자세한 정보는 금속의 고유저항에서 알아보세요.

 

예를 들어, 금속은 비저항이 작아서 전기가 잘 흐르는 도체입니다. 반면에 고무나 목재는 비저항이 커서 전기가 잘 흐르지 않는 부도체입니다.

 

저항은 전기 회로에서 중요한 역할을 합니다. 저항에 전압을 가하면, 옴의 법칙에 따라 일정한 크기의 전류가 흐릅니다. 옴의 법칙은 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

 

V = IR

 

여기서 V는 전압, I는 전류, R은 저항입니다.

 

저항에 대한 예시를 들어보겠습니다.

• 저항기는 회로에서 원하는 크기의 저항을 제공하는 부품입니다. 저항기에는 색깔로 표시된 저항값을 알 수 있는 색상 코드가 있습니다. 예를 들어, 갈색-검정-갈색-금색으로 표시된 저항기는 10 × 10^0 × 0.05 = 1 Ω ± 5%의 저항값을 갖습니다.  더 자세한 정보는 저항 읽기에서 살펴보세요
• 전구는 전류가 흐르면 필라멘트라는 금속 선이 달아오르게 되어 빛을 내뿜습니다. 필라멘트는 길고 가늘어서 저항이 큽니다. 따라서 전류가 흐를 때 많은 에너지를 소모하고 열과 빛으로 방출합니다.
• 스위치는 회로에서 전류의 흐름을 제어하는 부품입니다. 스위치가 켜져 있으면 저항이 거의 없어서 전류가 잘 흐르고, 스위치가 꺼져 있으면 저항이 매우 커서 전류가 거의 흐르지 않습니다.

 

전력

전력은 전압과 전류를 곱해서 나온 결과값으로 표시합니다. 일반적으로 전기에너지의 양을 나타낼 때 사용합니다. 전기제품에 기재되어 있는 소비전력은 전기에너지를 얼마나 사용하는지를 나타냅니다.

 

• 기호: P (피)
• 단위: W(watt : 와트)

전력이란 단위 시간 동안에 전기가 한 일, 즉 전기 출력을 말합니다. 전력의 기호는 P, 단위는 와트(W)를 사용합니다. 전력은 전압과 전류의 곱으로 나타낼 수 있습니다.

 

전압이란 전기장 안에서 전하가 갖는 위치 에너지의 차이입니다. 전압의 기호는 V, 단위는 볼트(V)를 사용합니다. 전류란 전하가 흐르는 것을 말합니다. 전류의 기호는 I, 단위는 암페어(A)를 사용합니다.

 

전력은 다음과 같은 식으로 표현할 수 있습니다.

 

P = VI

 

여기서 P는 전력, V는 전압, I는 전류입니다.

 

예를 들어, 12V의 건전지에 0.5A의 전류가 흐른다면, 건전지가 제공하는 전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

 

P = VI = 12 × 0.5 = 6W

 

즉, 건전지는 1초 동안에 6J의 일을 할 수 있습니다.

 

전력은 직류와 교류로 나눌 수 있습니다. 직류는 한 방향으로만 흐르는 전류입니다. 교류는 시간에 따라 방향과 크기가 바뀌는 전류입니다. 교류의 경우에는 전력을 계산할 때 파형과 위상을 고려해야 합니다.

 

전력에 대한 예시를 들어보겠습니다.

• 믹서기나 선풍기와 같은 가전제품은 교류를 사용하고, 그 소비전력은 와트로 표시됩니다. 예를 들어, 믹서기의 소비전력이 300W라면, 믹서기가 1초 동안에 300J의 일을 한다는 뜻입니다.
• 스마트폰이나 노트북과 같은 휴대용 기기는 직류를 사용하고, 그 충전용량은 와트시로 표시됩니다. 예를 들어, 스마트폰의 배터리 용량이 10Wh라면, 스마트폰이 1시간 동안에 10W의 전력을 사용할 수 있다는 뜻입니다.
• 태양광 발전은 태양빛을 받아 직류로 변환하고, 인버터를 통해 교류로 변환하여 송전합니다. 태양광 발전소의 발전량은 킬로와트시로 표시됩니다. 예를 들어, 태양광 발전소가 하루에 100kWh의 발전량을 가진다면, 태양광 발전소가 하루 동안에 평균적으로 4.17kW의 전력을 제공한다는 뜻입니다. 태양광 발전기에 대해 알아보세요. 

 

전압, 전류, 저항의 관계

전압, 전류 및 저항 간의 관계는 옴의 법칙에 의해 설명되며, 저항 양단의 전압은 저항을 통과하는 전류와 저항의 저항의 곱과 같습니다. 이 관계는 방정식 V = IR로 수학적으로 표현됩니다. 여기서 V는 전압, I는 전류, R은 저항입니다. 이 세 가지 개념을 이해하는 것은 전기 회로를 분석 및 설계하고 전기 회로가 우리 주변 세계와 상호 작용하는 방식을 이해하는 데 필수적입니다.

학교 다닐 때 꼬마전구 켜기 실험을 해 보셨다면 전기 회로의 기본 개념은 다 한 거예요.

 

전기회로의 기본개념

1.5V(볼트) 건전지의 +(플러스) 극과 -(마이너스) 극에 꼬마 전구를 연결해 보면 불이 켜집니다.

꼬마 전구 켜기 실제

 

1.5V 건전지를 전압, 전선에 흐르는 것을 전류, 꼬마전구를 저항 이라고 생각해도 됩니다.

이 것을 회로로 나타내면 다음과 같습니다.

꼬마 전구 켜기 회로

옴의 법칙 쉽게 외우기

옴의 법칙 쉽게 외우기