전압과 전위차 차이

 

 

일상생활에서 많이 사용하는 전기! 우리는 교류 220볼트의 전압과 60헤르츠의 주파수인 전기를 사용하고 있다고 많이들 들으셨을 것 같습니다.

 

하지만 가끔 관련 서적을 찾아보면 Voltage(전압), Voltage level(전위차)가 있다는 것을 알 수 있습니다. 도대체 뭔 차이인지 알 수가 없다 하시는 분들을 위해 알려드리겠습니다. 60헤르츠(60Hz)에 관해서는 다음 글에서 알려드리겠습니다.

[전기] - 전기의 주파수 헤르즈(Hz)란?

 

 

지난 분식회계편처럼 썸네일에 주제와 관련 없는 것 같은 그림을 좀 넣었습니다. 하지만 분식회계편처럼 썸네일에 주제와 관련 있는 그림을 넣었습니다. 전압과 전위차를 설명하는데 폭포를 예로 설명드리려고 합니다.

분식회계란, 분식회계를 하는 이유

 

 

우선 전위차란?

전위차라는 말은 쉽게 들어보지 못하셨을 것 같습니다. 하지만 전압이라는 말을 설명하기 위해서는 이 전위차가 무엇인지 알고 계셔야 합니다. 

 

보통 전압이라는 말을 이렇게 이해하셨을 것 같습니다. 전압이라는 것은 전류를 흐르게 해주는 힘과 같은 것으로 배우셨을 것 같습니다. 하지만 이 전압이라는 말은 사실 많이 압축된 말입니다. 

 

전압이라는 말에는 전위차가 숨겨져 있습니다. 그렇다면 이 전위차는 무엇일까요??

 

전위차라는 말은 전기적인 에너지의 위치 차이라는 말입니다. 즉 한 도체(전류가 흐를 수 있는 물체) 내에서  A지점과 B지점의 전기적인 에너지의 위치 차이를 말합니다.

먼저 폭포를 예를 들어 설명해 드리겠습니다. 한라산에 있는 천지연폭포에서 물이 떨어지기 시작하는 점을 A지점, 물이 떨어져 물이 고여있는 부분과 만나는 부분을 B지점이라고 하였을 때 A지점은 해발 1000m이고, B지점은 900m라고 가정하겠습니다.

 

이 A지점과 B지점간의 거리 차이는 100m입니다. 이 거리차와 폭포를 전위차에 빗대어 보면 A지점이 1000V, B지점이 900V라고 하였을 때 도체의 A점과 B점의 전위차(전기적인 에너지의 위치차)는 100V입니다.

 

전위차는 영어로 potential difference라고 합니다. 바로 이 위치에서 가지는 위치에너지와 같은 것을 말합니다. 즉, 산 1000m에서 어떤 지점에 떨어질 때 가지는 에너지를 말합니다. 1000m에서 900m에 떨어졌을 때 가지는 에너지는 100이고, 500m에 떨어진다면 에너지는 500입니다.

 

전기의 예로 설명하면 A지점이 200이라는 전기적인 에너지 위치를 가지고 있는데 B지점이 300이라는 전기적인 에너지 위치를 가지고 있다면 A지점과 B지점의 차이는 100입니다. 즉 전위차는 100입니다. 단위가 V라면 전위차는 100V가 되겠지요.

 

그렇다면 전압은?

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전압이라는 말은 대지전위(땅의 전위)가 0이라고 가정하였을 때 해당 지점의 전위차가 얼마냐라는 것입니다.

 

 

산의 높이를 설명할 때 1000m, 2000m라고 말하는데 실제로 해발 1000m, 2000m를 말합니다. 즉, 바다의 평균 높이에서 몇 미터인지를 설명합니다. 그래서 폭포의 A지점이 해발 1000m, B지점이 해발 900m이고 이 두 지점간의 위치차는 100m입니다.

 

하지만 해발이라는 기준점을 버리고 해저 100m를 기준으로 한다면 산의 A지점은 1100m이고, B지점은 1000m가 됩니다. 하지만 두 지점간의 거리차는 100m입니다.

 

정리를 하자면 전위차는 어떤 두 지점간의 전기적인 에너지의 위치차이가 얼마냐를 의미하고, 전압이라는 것은 땅의 전위를 기준으로 하였을 때 각 지점과 땅의 전위의 차이가 얼마냐를 말합니다.

 

그렇기에 기준점이 대지전위가 아닌 다른 것으로 바뀐다면 전압의 크기는 바뀔 수 있지만 전위차는 바뀌지 않습니다.

 

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