회로이론_직류 전압과 전류

시작전에 먼저 아셨으면 하는 내용이 있습니다.

 

아마 중학교 기초 전기 수업을 떠올리시는 분들은 의문이 들겁니다. 전하는 ㅡ에서 +로 움직인다고 배우셨을 겁니다. 그러나 전기를 공부하시면 계속 +에서 ㅡ로 움직인다고 공부하게 됩니다.

 

이유는 처음 전하가 발견되었을 땐 당연히 positive 개념인 +가 움직인다고 생각하고 연구되었습니다. 뜨거운 기체가 차가운 쪽으로 가듯 채워진 쪽에서 부족한 쪽으로 이동한다고 당연하게 여겼기 때문입니다. 그리고 실험을 해도 전혀 문제되는 것도 없었기에 당연히 +가 이동한다고 정해진 채 많은 연구가 이루어졌고 나중에서야 ㅡ전하가 이동한다는 것을 알게되었습니다.

 

이제와서 모든 학문을 수정하기도 그렇고 어차피 방향만 반대로 적어주면 되기에 그대로 +전하가 ㅡ전하로 이동한다고 정착되었습니다. 그러니 헷갈리시지 마시고 앞으로 전류 방향을 그리실 땐 아래와 같이 +에서 이동하는 것으로 이해하시고 그리시면 됩니다.

전지의 +극에서 전류가 이동해서 ㅡ극으로 도착

1. 직류 전류

특정 도체가 있을 때 도체 내에 전하=자유전자가 일정한 방향으로 이동하는 흐름을 전류라 부릅니다. 전류는 직류와 교류로 나눌 수 있는데 이번에 설명드릴 직류는 시간에 따라 크기(=전하량)가 바뀌지 않고 일정한 전류를 말합니다. 보통 자연계에서 만들어질 수 없으며 가공을 통해 만들어지는 전류 입니다.

 

기사 시험을 준비하시면 간단하게 아래의 식을 그렇구나 하고 넘어가시면 됩니다. 

전류는 시간당 흐르는 전하량으로 단위는 암페어

 

전하량은 전류와 시간의 곱으로 단위는 쿨롱

 

2. 직류 전압

전하는 +(플러스)와 ㅡ (마이너스) 성질을 띄고 있습니다.

서로 다른 성질의 1[C]인 두 전하가 일정 거리를 가질 때, 두 전하를 연결하면 전위가 높은 곳(+)에서 낮은 곳(ㅡ)으로 이동합니다. 이것을 전류가 흐른다고 하고 전류가 흘렀다는 것은 높은 곳과 낮은 곳에 따른 위치에너지를 다른 형태의 에너지로 변환한  게 됩니다. 에너지 변환은 곧 에너지 전송으로 일을 수행했다고 할 수 있습니다. 따라서 두 전하간의 에너지 차를 전압이라하며 단위 전하당 에너지 또는 일로 표현합니다.

 

직류 전압 역시 시간 당 흐르는 전하량이 일정한 덕에 시간에 따른 전압 값이 일정합니다. 역시나 자연계에서 발생하는 일은 없고 가공을 통해 만들 수 있습니다. 교류 전압을 직류 전압으로 가공하는 과정을 정류작업이라 하고 보통 컨버터라는 기기를 통해 작업합니다. 컨버터는 전기기기에서 중요히 다루니 기억하시는 게 좋습니다.

 

※ 컨버터와 반대로 직류를 교류로 바꾸는 기기를 인버터라 합니다. 컨버터와 인버터 모두 깔끔한 전압 파형을 만들기 위해 왠만한 기기들에는 다 들어있습니다.

 

기사를 준비하시면 간단하게 두 전하간의 높이차=전위차로 전압이라 생각하시면 됩니다. 아래 그림을 보시면 더 이해하기 쉬울 겁니다.

직접 그려서 그림이 조금 삐뚤합니다ㅜㅜ