전압과 전류

전하와 전하량

전하(Electric Charge) 

전하(q)는 물체가 띄고 있는 전기적인 성질 또는 특성을 말하며, 양전하(+)와 음전하(-)로 구분합니다. 가장 작은 단위인 원자는 양성자와 전자로 구성되는데, 양성자는 양전하의 성질을 가지고, 전자는 음전하의 성질을 가집니다. 

전기력(Electric Force) 

자석의 힘인 자기력과 같이, 극성이 같은 전하들은 미는 힘(척력), 극성이 다른 양전하와 음전하는 당기는 힘(인력)이 존재하게 됩니다. 결국에는 상호 간에 존재하는 인력과 척력에 의해 음전하가 움직이며 일을 하게 되는 것입니다. 

이렇게 전하 사이에 생성되는 힘을 전기력(Electric Force)이라고 하고, 전기력은 전하간 떨어진 거리의 제곱에 반비례하게 됩니다. 

전기장(Electric Field, E) 

전기력에서 본 것과 같이 하나의 점전하에 의해 밀고 당기는 전기력의 힘이 미치는 공간 범위를 가지게 되는데, 이 공간 범위를 전기장 또는 전계라고 합니다. 이와 같이 미치는 전기력의 힘을 양전하에서 음전하 방향으로 표시한 선을 전기력선이라고 하고, 이 전기력선들은 겹치지 않는다는 성질을 가집니다. 

전압과 전류

전하와 전기장에 대해서 알아보았는데, 이 전하가 움직여야 일을 하게 되며, 전력이 됩니다. 아래는 전압과 전류를 설명할 때 가장 많이 비유되는 물탱크에 대한 그림입니다. 

중력에 의해 물의 양이 많은 곳(에너지가 높은 곳)에서 적은 곳(에너지가 낮은 곳)으로 통로를 따라 물이 흐르는데, 전기에서는 전기적 위치 에너지인 전위가 높은 곳에서 전위가 낮은 곳으로 전류가 흘러가는 것을 의미합니다. 

전류가 흐르는 통로는 저항을 의미하며, 통로가 넓으면 물이 많이 흐르는 것처럼 저항이 낮으면 전류가 많이 흐르게 됩니다. 이는 옴의 법칙을 통해 더 자세히 이해할 수 있습니다.