전류, 전압, 저항에 대해
우리는 일상에서 전기 에너지로 작동하는 기기를 사용하고 있다. 이번에는 이전부터 흥미가 있었던 전기 에너지에 대한 내용을 다루려고 한다. 보통 컴퓨터 구조 분야로 분리하지 않지만 이번만 따로 분리하지 않고 컴퓨터 구조에서 설명하겠다.
전압
전류를 한 방향 또는 여러 방향으로 흐르게 해주는 물질을 '도체'라고 한다. 이러한 도체 내에 있는 전기적인 위치 에너지를 '전위'라고 하며, 두 점 사이의 전위의 차이를 '전위차'라고 한다.
물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다는 사실은 모두가 알 것이다. 이처럼 전하는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다. 이때 전위의 차이가 '전압'이다.
✌️ 높은 곳에서 떨어지는 물이 더 많은 에너지를 갖고 있듯이, 전압이 클수록, 다시 말해, 전위차가 클수록 더 많은 전기 에너지를 갖고 있다!
높이 차이가 없으면 물이 흐르지 않는 것처럼 전압이 0이면 전류가 흐르지 않는다.
이러한 전압을 나타내는 단위는 V(Volt, 볼트)다.
그렇다면 전위의 높낮이는 어떻게 구분하는가? 음전하가 많은 곳이 전위가 낮고, 양 전하가 많은 곳이 전위가 높다. 위의 사진을 예시로 든다면, 수조 A가 양전하이며, 그 아래 물통은 음전하가 된다.
전류
그렇다면 수조A와 물통을 연결하는 수로는 뭐라고 봐야 할까? 전류의 흐름을 비유하는 수로는 구리와 같은 물질인 도체이다. 이 도체를 통해 전류가 흐른다. '전기회로'라고 생각하자.
전류의 흐름은 전하의 흐름과 반대이다. 전류가 왼쪽에서 오른쪽으로 흐른다면 전하는 오른쪽에서 왼쪽으로 흐른다.
전류의 크기를 나타내는 단위는 A(Ampere, 암페어)다. 전류는 2종류가 있는데, 하나는 크기와 방향이 변하지 않는 직류가 있고, 하나는 크기와 방향이 주기적으로 변한는 교류가 있다.
저항
저항이란, 도체가 전류가 흐르는 것을 방해하는 작용을 말한다. 단위는 Ω(옴)이다. 1 Ω은 1A의 전류가 흐르는 도체의 2개의 지점 간 전압이 1V일 때 그 지점 간의 저항을 말한다. 이 저항 값은 도체의 재질이나 온도에 의해서도 변화할 수 있다.
옴의 대한 계산 방식은 위와 같다. 각 색의 저항값은 10의 승수로 이뤄져 있다. 저항의 왼쪽부터 읽어서 10*100이 되고, 이에 대한 결과가 1000이므로 1KOhm이 된다. 오차값은 아래 색상표의 오차 속성에 쓰여있듯이 10%이다.
옴의 법칙
전압(V), 전류(I), 저항(R)의 각 변수를 이용하여 각각의 값을 알 수 있다.
- V = IR
- I = V / R
- R = V / I
옴의 법칙은 전기 회로의 기본 법칙으로, 전압(V), 전류(I), 저항(R) 간의 관계를 나타내. 수식으로는 V = IR이다. 즉, 전압은 전류와 저항의 곱이라는 뜻이다. 이를 통해 회로에서 전류나 저항 값을 알면, 전압을 계산할 수 있다. 전기 공학과 물리학의 기초 중 하나라 한다.
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