우리 일상 생활의 많은 부분이 전기로 작동하지만 우리 대부분은 60와트 전구와 75와트 전구의 차이점이나 벽면 콘센트의 전압이 작은 책상 램프와 전기를 모두 켜기에 충분한 전력을 공급하는 방법을 모릅니다. 강력한 전자레인지.
전기 의 세 가지 가장 기본적인 단위 는 전압( V ), 전류( I , 대문자 "i") 및 저항( R )입니다. 전압은 볼트로 , 전류는 암페어로 , 저항은 옴 으로 측정 합니다.
이러한 용어를 이해하는 데 도움이 되는 깔끔한 비유는 배관 시스템입니다 . 전압은 수압, 전류는 유속, 저항은 파이프 크기와 같습니다.
전기 공학에는 세 가지 용어가 어떻게 관련되는지 설명하는 기본 방정식이 있습니다. 전류는 전압을 저항으로 나눈 값과 같거나 I = V/R입니다. 이것을 옴의 법칙이라고 합니다.
이 관계가 배관 시스템에 어떻게 적용되는지 봅시다. 정원에 물을 공급하는 데 사용하는 호스에 가압된 물 탱크가 연결되어 있다고 가정해 보겠습니다.
탱크의 압력을 높이면 어떻게됩니까? 이렇게 하면 호스에서 더 많은 물이 나온다고 추측할 수 있습니다. 전기 시스템도 마찬가지입니다. 전압을 높이면 더 많은 전류가 흐르게 됩니다.
호스의 직경과 탱크의 모든 부속품을 늘렸다고 가정해 보겠습니다. 이렇게 하면 호스에서 더 많은 물이 나온다고 생각했을 것입니다. 이것은 전류 흐름을 증가시키는 전기 시스템의 저항을 줄이는 것과 같습니다.
전력은 와트 로 측정됩니다 . 전기 시스템에서 전력( P )은 전압에 전류를 곱한 것과 같습니다.
물 비유는 여전히 적용됩니다. 호스를 가지고 물레방아에서 숫돌을 돌리는 데 사용되는 것과 같은 물레방아를 가리킵니다. 물레방아에 의해 생성되는 전력은 두 가지 방법으로 증가시킬 수 있습니다. 호스에서 나오는 물의 압력을 높이면 훨씬 더 큰 힘으로 물레방아에 부딪혀 물레방아가 더 빨리 회전하여 더 많은 동력을 발생시킵니다. 유속을 높이면 물레방아에 부딪치는 여분의 물의 무게 때문에 물레방아가 더 빨리 회전합니다.
다음 페이지에서 우리는 전기 효율에 대해 더 많이 이야기할 것입니다.
전기 효율
전기 시스템에서 전류 또는 전압을 증가시키면 더 높은 전력이 발생합니다. 6볼트 전구 가 6볼트 배터리에 연결된 시스템이 있다고 가정해 보겠습니다 . 전구의 전력 출력은 100와트입니다. I = P/V 방정식을 사용하여 이 6볼트 전구에서 100와트를 얻는 데 필요한 전류(암페어)를 계산할 수 있습니다.
P = 100W, V = 6V라는 것을 알고 있습니다. 따라서 방정식을 재정렬하여 I를 풀고 숫자를 대입할 수 있습니다.
I = 100W/6V = 16.67암페어
12볼트 배터리와 12볼트 전구를 사용하여 100와트의 전력을 얻는다면 어떻게 될까요?
I = 100W/12V = 8.33암페어
따라서 이 후자의 시스템은 동일한 전력을 생산하지만 전류는 절반입니다. 더 적은 전류를 사용하여 동일한 양의 전력을 만들 수 있다는 이점이 있습니다. 전선의 저항은 전력을 소모하며 전선에 흐르는 전류가 증가함에 따라 소모 전력도 증가합니다. 두 방정식을 약간 재배열하면 이것이 어떻게 일어나는지 알 수 있습니다. 필요한 것은 저항과 전류 측면에서 전력에 대한 방정식입니다. 첫 번째 방정식을 재정렬해 보겠습니다.
I = V/R은 V = I*R로 다시 표현할 수 있습니다.
이제 V에 대한 방정식을 다른 방정식으로 대체할 수 있습니다.
P = V*I V를 대체하면 P = I*R*I 또는 P = I 2 *R이 됩니다.
이 방정식은 와이어의 저항이 증가하면(예: 와이어가 작아지거나 전도성이 낮은 재료로 만들어진 경우) 와이어에 의해 소비되는 전력이 증가한다는 것을 알려줍니다. 그러나 전선을 통과하는 전류가 증가하면 극적으로 증가합니다. 따라서 전류를 줄이기 위해 더 높은 전압을 사용하면 전기 시스템을 더 효율적으로 만들 수 있습니다. 전기 모터 의 효율은 더 높은 전압에서도 향상됩니다.
이러한 효율성 향상은 자동차 산업이 1990년대에 12볼트 전기 시스템에서 42볼트 시스템으로의 전환을 고려하게 만든 원인입니다. 비디오 디스플레이, 시트 히터, "스마트" 실내 온도 조절 장치와 같은 전기 구동 장치가 탑재된 자동차가 더 많아지면서 충분한 전류를 공급하기 위해 두꺼운 배선 묶음이 필요했습니다. 더 높은 전압 시스템으로 전환하면 더 얇은 게이지 배선으로 더 많은 전력을 제공할 수 있습니다.
스위치는 결코 일어나지 않았다 자동차 메이커가 12 볼트에서 디지털 기술과보다 효율적인 전기 펌프 효율을 높일 수 있었기 때문에. 그러나 일부 새로운 모델 은 전체 시스템 효율성을 높이는 동시에 유휴 차단과 같은 고급 기능에 전력을 공급하기 위해 별도의 48볼트 발전기가 있는 하이브리드 시스템을 사용합니다.
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최초 발행일: 2000년 10월 31일
