회로의 연결과 전기 에너지의 소모

2022.05.18 - [물리학II 클립] - 전위와 기전력

전위와 기전력

학습 목표

직류 회로의 저항에서 소모되는 전기 에너지를 계산할 수 있다.

1. 회로의 연결

기전력이 E인 전지와 저항이 R이 연결된 폐회로에 흐르는 전류 I

그림과 같이 전지와 같은 기전력 장치에 저항을 연결하고 스위치를 닫아 폐회로를 이루면 전류가 흐르게 된다. 전원 장치의 (+)극과 (-)극에서 전위차가 생기고 전류가 흐르면 옴의 법칙에 의하여 저항 양단에는 V=IR만큼 전위차가 생기는데, 이것을 '전압 강하'라고 한다.

 

①기전력과 단자 전압

전지의 내부 저항에 의하여 실제 기전력보다 작은 전압이 측정되는데, 이 값을 '단자 전압'이라고 한다.

폐회로에서 기전력의 합과 전압 강하의 합은 같다. 폐회로에 여러 개의 저항이 있는 경우나 여러 개의 폐회로로 이루어진 경우도 동일하게 이 원리가 적용된다.

 

내용 체크 문제

 

②저항의 직렬 연결

 

③저항의 병렬 연결

2. 전기 에너지의 소모

전자 제품은 전기 에너지를 열, 소리와 빛으로 전환하면서 소모한다. 이때 단위 시간 동안에 사용하는 전기 에너지의 양을 '전력'이라 한다.

전력의 단위로는 W(와트)를 사용한다. 1W는 1초 동안에 1J의 에너지를 사용하는 것을 뜻한다. 소비 전력이 큰 전자 제품이 같은 시간에 더 많은 전기 에너지를 사용한다.

 

전력은 다음으로도 나타낼 수 있다. 전압 V가 저항 R 양단에 걸린 경우 전압 강하 V=IR 이므로

 

전력에 시간을 곱한 값을 '전력량'이라 하는데, 이때 시간은 1초, 1분이 아닌 1시간 단위이다. 따라서 W에 h를 붙여 전력량의 단위로 Wh(와트시) 또는 kWh(킬로와트시)를 사용한다.

기출문제 풀어보기

22년도 수능 물리2 8번

답: 4번

 

21년도 수능 물리2 16번

답: 3번