전기력이나 전기 에너지에 대해 알고 싶습니다.
전기력이나 전기 에너지에 대해 알고 싶습니다. 전기력이란 무엇인지, 어떻게 계산되는지, 전기 에너지의 개념과 변환에 대해 자세한 설명을 듣고 싶습니다.
2개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
전기력은 전기적인 현상과 관련된 에너지의 형태입니다. 전기력은 전하가 흐르는데 필요한 에너지로, 전기적인 작용이나 전기 회로에서 일어나는 일들을 설명하고 계산하기 위해 사용됩니다.
전기력은 전하의 양과 전압의 크기, 그리고 전기 회로의 특성에 의해 결정됩니다. 전하는 전자들이나 이온들과 같이 전기적으로 부호가 있는 입자들을 의미하며, 전하는 양과 음의 개념으로 나눌 수 있습니다.
전기력은 전압과 전하의 곱으로 계산됩니다. 전기력은 전하의 크기와 전압의 크기에 비례하며, 수학적으로는 다음과 같은 관계를 가집니다: 전기력 = 전하 × 전압.
전기 에너지는 전기 회로를 통해 전기력을 이용하여 일을 하는데 사용되는 에너지입니다. 전기 에너지는 전기회로를 통해 전류가 흐르는 동안에 생성되고, 전기 장치나 가전 제품 등에서 일을 하도록 변환됩니다. 전기 에너지의 단위는 주로 와트-시나 줄여서 킬로와트-시로 표시됩니다.
전기 에너지는 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있습니다. 예를 들어, 전기 에너지는 전기 모터를 통해 기계적인 에너지로 변환되어 작업을 수행하거나, 전자기파로 변환되어 무선 통신이 이루어질 수도 있습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
전기 에너지 [electric energy] 전기 에너지란 전류가 흘러서, 즉 전자의 이동에 의해 만들어지는 에너지를 말합니다. 일과 에너지의 단위는 줄[J]입니다.
전류가 흘러서, 즉 전자의 이동에 의해 만들어지는 전기 에너지의 단위도 줄[J]을 사용합니다.
■ 에너지 전환
앞서 말씀드린 것처럼 전기 에너지는 여러가지 에너지로 전환되어 일을 합니다.
- 형광등을 키고 (빛 에너지)
- 세탁기를 돌리고 (운동 에너지)
- 다리미로 옷을 다릴 수 있습니다 (열 에너지)
■ 전류의 열작용
전류가 흐르면 전자들이 한 방향으로 이동을 하면서 원자핵과 충돌합니다. 이렇게 전류가 흐르는 것을 막는 정도가 '저항'이라고 했지요. 이런 충돌이 많으면 많을수록 빛이나 열이 발생하게 됩니다.
이렇게 전류가 흘러 열이 발생하는 것을 '전류의 열작용'이라고 합니다.
전기 인덕션이나 전기 난로는 이런 성질을 이용해서 전기 에너지를 열 에너지로 전환시켜 발생하는 열을 크게 한 전기 기구죠.
■ 전압, 전류, 시간과의 관계
전류의 열작용을 측정하면 전기 에너지의 크기 정도를 알 수 있겠죠. 전기 에너지 만큼 열 에너지로 전환이 되니까요.
전압, 전류, 시간에 따른 전류의 열작용 정도를 측정해보니 모두 비례 관계가 성립되었습니다. 즉, 전압이 높을수록, 전류가 많이 흐를수록, 시간이 길수록, 열의 발생량이 높았습니다.
즉, 전기 에너지의 크기도 전압, 전류, 시간에 비례합니다.
전기 에너지를 계산하는 식을 다음과 같이 쓸 수 있겠네요.
전기 에너지 = 전압 X 전류 X 전류가 흐른 시간
★ 여기서 전류가 흐른 시간의 단위는 '초(second)'입니다.
※ 전기 에너지 1J은 전압 1V, 전류 1A, 시간 1s가 흘렀을 때의 전기 에너지의 크기입니다.
1J = 1V x 1A x 1s
▶ 단위
전기 에너지: J, 줄
전압: V, 볼트
전류: A, 암페어
시간: s, 초
*** 전력 [electric power, 電力]
'단위 시간 동안 전기장치에 공급되는 전기 에너지'를 '전력'이라고 합니다.
전기 에너지를 시간으로 나눈 값입니다. 에너지를 시간으로 나눈 것이니 '일률, 능력(Power)'을 의미하죠.
전력의 계산식은 다음과 같아요.
전력의 단위는 'W(와트)'를 사용합니다. 1kW(킬로와트)는 1,000W 입니다.
※ 전력 1W는 전기 에너지 1J이 1초 동안 흘렀을 때, 전압 1V - 전류 1A 때의 전력 크기입니다.
1W = 1J/1s = 1V x 1A