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전압의 정확한 개념이 무엇인가요????
전압이란 것이 무엇인가요
흘러가던 전류가
저항을 만나면 전압이 강하된다고 하는데
도대체 전압이란게 무엇이길래 저항을 만나면 줄어들고 하는 것인가요
답변 부탁드립니다^^
전하(Electric Charge)는 "전기장에 반응하는 특징"을 말합니다. "전하를 갖고 있다"는 뜻은 "전기장에 반응하는 특징을 갖고 있다"는 뜻과 같으며, "전하"라는 단어가 들어간 모든 자리에는 "전기장에 반응하는 특징"이라는 말을 대신 써도 됩니다. 또한, "전하를 갖고 있는 것"을 짧게 줄여서 "전하"라고만 부르기도 합니다.
전하는 숫자 1개로 표현될 수 있습니다. 즉, 부호를 가지는 실수입니다. 가령, +1이나 -3같은 전하를 가질 수 있습니다.
전하를 움직이게 하는것은 딱 하나가 있는데, 바로 "전기장(Electric field)"입니다. 전기장은 크기와 방향을 갖고 있으며, 전기장의 방향으로 움직이는 것을 +전하를 갖고 있다고 말합니다. 전기장은 그 위치에 있는 크기가 +1인 전하가 받는 힘의 크기와 방향으로 결정됩니다. 전자기학은 전하가 어떻게 움직이는지 설명하기 위해서 만들어진 과목인데, 전하를 움직이게 하는 것은 오직 전기장뿐이므로 전기장이 어떻게 공간에 펼쳐져 있는지를 말할 수 있다면 전하가 어떻게 움직이는지도 알 수 있습니다. 따라서 전자기학은 전기장에 관한 과목입니다.
전기장을 만들어내는 것은 두가지가 있는데, 하나는 전하이고 다른 하나는 변화하는 자기장입니다. 변화하는 자기장이 전기장을 어떻게 만드는지는 복잡하므로 생각하지 않기로 합니다. 전기장을 만들어내는 것은 전하인데, 전하는 공간에 존재하는 것만으로 전기장을 만들어 냅니다. (여기에도 복잡한 논의가 있으므로 생략합니다)
전기장은 크기와 방향을 가지고 있으므로 전기장을 알아낸다는 것은 크기와 방향을 모두 알아낸다는 것입니다. 이건 좀 복잡하죠. 그래서 과학자들은 "포텐셜(Potential, 전위)"이라는 개념을 만들어 냅니다. 전위는 공간에 펼쳐진 함수인데, 크기만 갖고 있습니다. 즉, 방향을 생각하지 않고 공간의 어느 한 점을 알려주면 그 점에 배정된 숫자 하나를 알려주는 함수라는 뜻입니다. 전위로부터 전기장을 알아내는 방법은 단지 전위를 미분하는 겁니다. 미분이라는 계산 자체는 복잡한 부분이 있지만, 그 개념은 단지 "기울기를 계산한다"는 뜻입니다.
가령, 산의 높이를 모든 점에서 알고 있다면, 어떤 점에서 기울기를 계산하면 경사가 얼마나 급한지에 따라서 크기가 나올 것이고, 어느쪽 방향으로 기울어졌는지에서 방향이 나올 겁니다. 전위에 대해서도 같은 계산을 할 수 있는데, 이 계산을 통해서 전기장의 크기와 방향을 결정할 수 있습니다.
전압(Voltage)은 전위 자체를 이야기하거나 어느 두 점의 전위의 차이를 이야기합니다. 어느쪽이든 상관 없는데, 전하가 움직이는 방향은 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 움직입니다. 이것은 시각적으로는 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러가는 것과 같은 이치로 생각하면 됩니다.
전하는 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 움직이면서 전기장에 의해서 움직였고, 전기장은 일종의 힘이므로, 힘에 의해서 움직인 전하는 운동 에너지를 갖게 되고, 점점 빨라지게 됩니다.
저항의 크기는 본래 전기 전도도의 역수로 계산됩니다. 전기 전도도라는 것은 도체 내부의 전자들이 전기장에 얼마나 잘 반응하는지를 숫자로 나타낸 것인데, 전류와 전기장 사이에 비례 관계가 있다고 하는 것이 옴의 법칙이며, 그 비례 계수가 전기 전도도 값입니다. 저항값은 전기 전도도의 역수로 주어집니다.
따라서, 개념상 전하가 저항을 통과하기 전과 통과한 후에는 전하가 움직였기 때문에 전위 차이가 있어야만 합니다. 반대로, 전위차이가 없다면 전하가 움직이지 않으며, 따라서 전류가 흐르지 않는 상태가 됩니다.
정확히 말해서, 전류가 흐른다면 전류가 흘러가는 쪽은 전류가 흘러온 쪽보다 전압이 낮아야만 합니다. 회로도에서는 전선 부분은 전압이 일정하고 저항에서만 전압이 낮아지는 것으로 표현하는데, 실제 세상에서는 전선 역시 저항을 갖고 있으므로 전선 내부에서도 전위차이는 존재합니다. 저항을 만났기 때문에 줄어드는 것이 아니라, 전류가 흐르는 상태라면 반드시 전압이 낮아져야만 한다는 점이 중요합니다.
만약 저항이 없다면 전기 전도도가 무한대라는 뜻이고, 이것은 전기장이 조금만 있어도 무한히 큰 전류가 흐른다는 것을 뜻합니다. 이 상태를 초전도체 상태라고 부릅니다.
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