전기 물리학을 처음 접하는 경우전압과암페어사용 방식에 따라 거의 바꿔 쓸 수있는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 실제로는 옴의 법칙에 설명 된 것처럼 전기 회로에서 함께 작동하는 방식에 밀접하게 연결되어 있지만 양은 매우 다릅니다.
실제로 "암페어"는 전류의 척도입니다.암페어), 전압은 전위를 의미하는 용어입니다.볼트),하지만 세부 사항을 배우지 않았다면 두 가지가 서로 혼동 될 수 있음을 이해할 수 있습니다.
차이점을 이해하고 다시는 혼동하지 않으려면 그 의미와 전기 회로와의 관계에 대한 기본적인 입문서 만 있으면됩니다.
전압이란?
전압은 두 지점 간의 전위차를 나타내는 또 다른 용어로, 단위 전 하당 전위 에너지로 간단히 정의 할 수 있습니다.
중력 잠재력이 물체의 위치에 따라 물체가 갖는 위치 에너지 인 것처럼 중력장, 전위는 전하를 띤 물체의 위치에 따라 가지는 위치 에너지입니다. 전기장. 전압은 전하 단위당 이것을 구체적으로 설명하므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
V = \ frac {E_ {el}} {q}
어디V전압,이자형엘자 전기적 위치 에너지이고큐전하입니다. 전위 에너지의 단위는 줄 (J)이고 전하의 단위는 쿨롱이므로 (C)에서 전압 단위는 볼트 (V)입니다. 여기서 1V = 1J / C, 즉 1 볼트는 당 1 줄과 같습니다. 쿨롱.
이것은 1 쿨롱의 전하가 1V의 전위차 (즉, 전압)를 통과하도록 허용하면 1J의 에너지를 얻거나 반대로 1의 전위차를 통해 전하 쿨롱을 이동하려면 1 줄의 에너지가 필요합니다. V. 전압은 때때로기전력(EMF).
두 지점 사이의 전압 차이 (또는 전위차) (예: 요소의 양쪽) 전압계를 관심있는 요소와 병렬로 연결하여 전기 회로를 측정 할 수 있습니다. 에. 이름에서 알 수 있듯이 전압계는 회로의 두 지점 사이의 전압을 측정하지만 하나를 사용하는 경우 연결해야합니다.병행하여전압 판독 간섭이나 장치 손상을 방지합니다.
현재 무엇입니까?
전류 (암페어 단위가 있기 때문에)라고도하는 전류는 회로의 한 지점을 지나는 전하의 흐름 속도입니다. 전하는 원자핵을 둘러싸고있는 음으로 하전 된 입자 인 전자에 의해 전달되므로 전류의 양은 실제로 전자의 흐름 속도를 알려줍니다. 전류의 간단한 수학적 정의는 다음과 같습니다.
I = \ frac {q} {t}
어디나는전류 (암페어 단위),큐전하 (쿨롱 단위)이고티경과 된 시간 (초)입니다. 이 방정식에서 알 수 있듯이 암페어 (A)의 정의는 1A = 1C / s 또는 초당 1 쿨롱의 전하 흐름입니다. 전자의 경우 약 6.2 × 1018 1A의 전류 흐름에 대해 초당 기준점을 지나가는 전자 (약 60 억).
전류는 전류계를 직렬로 연결하여 전기 회로에서 측정 할 수 있습니다. 주 전류의 경로 – 전류량을 측정하려는 회로 섹션 을 통하여.
물의 흐름: 비유
전압 차이와 전류의 역할을 이해하는 데 여전히 어려움을 겪고 있다면 전기 회로 내에서 널리 사용되는 전기와 물의 비유는 소지품. 전기 회로의 전압을 나타 내기 위해 두 가지 시나리오를 사용할 수 있습니다. 언덕 아래로 흐르는 수도관 또는 하단에 출력 스파우트로 채워진 물 탱크입니다.
한쪽 끝이 언덕 꼭대기에 있고 다른 쪽 끝이 바닥에있는 수도관의 경우, 직감은 언덕이 높으면 물이 더 빨리 흐르고 언덕이 낮 으면 더 느리게 흐를 것이라고 말하십시오. 물 탱크 예의 경우 서로 다른 수준으로 채워진 두 개의 물 탱크가 있다면 더 낮은 탱크로 채워진 탱크보다 더 빠른 속도로 출구에서 물을 방출하기 위해 더 많이 채워진 탱크 수평.
언덕 높이의 잠재력 (중력 잠재력으로 인한)이든 잠재력이든 탱크의 수압에 의해 생성되는이 두 가지 예는 전압에 대한 주요 사실을 전달합니다. 차이. 잠재력이 클수록 물 (즉, 전류)이 더 빨리 흐릅니다.
물 자체의 흐름은 전류와 유사합니다. 1 초에 파이프의 단일 지점을지나 흐르는 물을 측정 한 경우, 이것은 전자 형태의 전하 대신 물을 사용하는 것을 제외하고는 회로의 전류 흐름과 같습니다. 따라서 다른 모든 것이 동일하면 고전압은 고전류로 이어지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그림의 마지막 부분은 저항으로, 벽 사이의 마찰과 유사합니다. 파이프와 물 또는 파이프에 배치 된 물리적 장애물이 물을 부분적으로 차단 흐름.
유사점과 차이점
\ def \ arraystretch {1.5} \ begin {array} {c: c} \ text {Similarities} & \ text {Differences} \\ \ hline \ hline \ text {둘 다 전기 회로에 속함} & \ text {다른 단위, 전압은 볼트로 측정, 여기서 1 V = 1 J / C} \\ & \ text {전류는 암페어로 측정되는 동안, 여기서 1 A = 1 C / s} \\ \ hline \ text {둘 다 소비되는 전력량에 영향을 미칩니다. 회로 element} & \ text {전류는 직렬 일 때 모든 구성 요소에 균등하게 분배 됨} \\ & \ text {구성 요소 간의 전압 강하가 다를 수 있음} \\ \ hline \ text {둘 다 교대로 발생할 수 있음 극성 (예: 교류} & \ text {전압 강하는 모두에서 동일 함} \\ \ text {전류 또는 교류 전압) 또는 직접 극성} & \ text {병렬로 연결된 구성 요소 전류는 다릅니다} \\ \ hline \ text {옴의 법칙에 따라 서로 정비례합니다.} & \ text {전압은 전기장을 생성하고 전류는 자기장을 생성합니다. field} \\ \ hline & \ text {전압은 전류를 유발하고 전류는 전압의 영향} \\ \ hline & \ text {전류는 회로가 완료 될 때만 흐르지 만 전압 차이 나머지} \ end {array}
표에서 알 수 있듯이 전류와 전압은 유사점보다 차이가 더 많지만 유사점도 있습니다. 둘 사이의 가장 큰 차이점은 완전히 다른 양을 설명한다는 사실입니다. 각각의 기본 사항을 이해하고 나면 하나와 혼동하지 않을 것입니다. 다른.
전압과 전류의 관계
전압 차이와 전류는 전기 회로 물리학에서 가장 중요한 방정식 중 하나 인 옴의 법칙에 따라 서로 정비례합니다. 방정식은 전압 (즉, 배터리 또는 기타 전원에 의해 생성 된 전위차)과 관련됩니다. 회로의 전류와 구성 요소에 의해 생성 된 전류 흐름에 대한 저항 회로.
옴의 법칙은 다음과 같이 말합니다.
V = IR
어디V전압,나는전류이고아르 자형저항입니다 (옴, Ω 단위로 측정). 이러한 이유로 옴의 법칙을 전압, 전류 및 저항 방정식이라고도합니다. 이 방정식에서 두 개의 수량을 알고 있다면 방정식을 다시 정렬하여 다른 하나를 찾을 수 있습니다. 수량: 물리학에서 접하게 될 대부분의 전자 문제를 해결하는 데 유용합니다. 수업.
옴의 법칙이항상타당하고 따라서 "진정한"물리 법칙이 아니지만,옴기재. 전류와 전압 사이에 암시하는 선형 관계는 필라멘트와 같은 것에는 적용되지 않습니다. 온도가 상승하면 저항이 증가하여 선형에 영향을 미치는 전구 관계. 그러나 대부분의 경우 (그리고 확실히 전압 및 전류와 관련된 대부분의 물리 문제) 문제없이 사용할 수 있습니다.
권력에 대한 옴의 법칙
옴의 법칙은 주로 전압을 전류 및 저항과 관련시키는 데 사용됩니다. 그러나 동일한 양을 사용하여 회로에서 소비되는 전력을 계산할 수 있도록하는 법의 확장이 있습니다.피와트 단위의 에너지 전송률입니다 (여기서 1W = 1J / s). 이 방정식의 가장 간단한 형태는 다음과 같습니다.
P = IV
즉, 전력은 전류에 전압을 곱한 것과 같습니다. 따라서 이것은 전압 차이와 전류가 유사한 핵심 영역입니다. 둘 다 회로에서 소비되는 전력과 정비례 관계를 공유합니다. 전류를 모르는 경우 옴의 법칙 (I = V / R)을 재정렬하여 전력을 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
\ begin {aligned} P & = \ frac {V} {R} × V \\ & = \ frac {V ^ 2} {R} \ end {aligned}
또는 표준 형식의 옴의 법칙을 사용하여 전압을 대체하고 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
P = I ^ 2R
이러한 방정식을 다시 정렬하면 전압, 저항 또는 전류를 전력 및 다른 양으로 표현할 수도 있습니다.
Kirchhoff의 전압 및 전류 법칙
Kirchhoff의 법칙은 전기 회로에 대해 가장 중요한 두 가지 법칙이며 특히 여러 구성 요소가있는 회로를 분석 할 때 유용합니다.
Kirchhoff의 첫 번째 법칙은 현재의 법칙이라고도합니다. 접합으로 흐르는 전류는 접합점에서 흐르는 전류와 같습니다. 본질적으로 전하는 보존.
Kirchhoff의 두 번째 법칙은 전압 법칙이라고하며 회로의 모든 폐쇄 루프에 대해 모든 전압의 합이 0이어야 함을 나타냅니다. 전압 법칙의 경우 배터리를 양의 전압으로 취급하고 구성 요소의 전압 강하를 음의 전압으로 취급합니다.
옴의 법칙과 함께이 두 법칙은 전기 회로와 관련하여 발생할 수있는 모든 문제를 근본적으로 해결하는 데 사용할 수 있습니다.
전압 및 전류: 계산 예
30Ω 및 15Ω 저항으로 직렬로 연결된 12V 배터리와 두 개의 저항을 포함하는 회로가 있다고 가정 해보십시오. 회로의 총 저항은이 두 저항의 합으로 주어 지므로 30Ω + 15Ω = 45Ω입니다. 저항이 병렬로 배열 된 경우 관계는 역수를 포함하지만 이는 중요하지 않습니다. 전압 차이와 전류의 관계를 이해하므로이 간단한 예제로 충분합니다. 목적.
회로를 통해 흐르는 전류는 무엇입니까? 계속 읽기 전에 옴의 법칙을 직접 적용 해보십시오.
다음 형식의 옴의 법칙 :
I = \ frac {V} {R}
다음을 계산할 수 있습니다.
\ begin {aligned} I & = \ frac {12 \ text {V}} {45 \ text {Ω}} \\ & = 0.27 \ text {A} \ end {aligned}
이제 회로를 통과하는 전류를 알면 15Ω 저항에서 전압 강하가 얼마입니까? 표준 형식의 옴의 법칙을 사용하여이 문제를 해결할 수 있습니다. 값 삽입나는= 0.27A 및아르 자형= 15Ω은 다음을 제공합니다.
\ begin {aligned} V & = IR \\ & = 0.27 \ text {A} × 15 \ text {Ω} \\ & = 4.05 \ text {V} \ end {aligned}
Kirchhoff의 법칙을 사용하기 위해 이것은 음의 전압 (즉, 전압 강하)이됩니다. 마지막 연습으로 폐 루프 주변의 총 전압이 0이된다는 것을 보여줄 수 있습니까? 배터리에는 양의 전압이 있으며 모든 전압 강하는 음의 값입니다.