古典 電磁氣學

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電氣 回路 電氣抵抗 電氣容量 傳導率 誘導係數 온저항 反應抵抗 어드미턴스 電力

공邊 公式 電磁氣場 텐서 4次元 電流 電磁氣 퍼텐셜

科學者 가우스 길버트 로런츠 맥스웰 베버 볼타 비오 앙페르 옴 외르스테드 쿨롱 키르히호프 테슬라 패러데이 포인팅 헤르츠 헤비사이드 헨리

v t e

電力 (電力, electric power)은 一般的으로 電氣에너지 가 日 을 할 수 있는 能力을 말하며, 作動的 正義는 單位 時間當 電流 , 또는 單位 時間當 傳達되거나 變換된 電氣 에너지에 依해 遂行되는 일의 量이다. ^[1] 電氣設備의 電力消費能力(電氣에너지를 얼마나 빨리 消費하는지를 나타내는 物理量), 發電設備의 發展容量, 송變轉設備의 送電能力 等을 表現하는데 使用할 수 있다. 前歷은 P로 標示되고, 電力의 單位는 와트 (Watt)이며 W로 標示된다.

正義 [ 編輯 ]

電氣 回路에서 前歷은 電流와 電氣抵抗 사이의 關係에 依해 定義된다. 그림과 같은 單純한 電氣 回路에서 電氣抵抗 R은 電流를 消費하면서 熱을 發生시킨다. ^[2]

1840年 英國의 物理學者 제임스 프레스콜 줄 은 電氣 回路에서 抵抗에 依해 發生하는 熱量이 다음과 같은 關係를 이룬다는 것을 發見하였다. 이를 줄의 法則 이라고 한다. ^[1]

${\displaystyle Q=I^{2}Rt}$

(Q: 熱量[J], I: 電流의 世紀[A], R: 導體의 電氣抵抗[Ω], t: 電流가 흐르는 時間[s])

電氣 回路의 抵抗에서 熱이 發生하는 까닭은 抵抗을 通過하는 電子들이 抵抗 內의 原子들과 衝突하면서 電氣的 位置 에너지 를 잃기 때문이다. 電子들이 잃은 에너지는 抵抗 內에 있는 原子들의 振動 에너지로 轉換되고, 그 結果 熱이 發生한다. ^[2] 이렇게 發生하는 熱을 줄熱이라고 하고 그러한 變換을 ${\displaystyle I^{2}R}$ 損失이라고 한다. ^[3] 前歷은 電氣 回路 全體가 消費하는 單位 時間當 줄열 發生量이라 할 수 있다.

한便, 電壓 은 電流와 抵抗의 곱으로 나타낼 수 있으므로 위 式은 아래와 같이 簡單히 할 수 있다. ^[4]

${\displaystyle P=VI}$

P: 電力, V: 電壓, I: 電流

따라서 前歷은 電壓과 電流의 곱으로 나타낼 수 있다.

區分 [ 編輯 ]

일정한 方向으로 繼續하여 흐르는 電流를 直流 라고 하고, 週期的으로 電流의 方向이 바뀌는 電流를 交流 라고 한다. 電氣 回路에서 抵抗으로 作用하는 構成 要素인 電氣 負荷 는 直流와 交流에서 서로 다르게 作用하기 때문에 電力 亦是 直流 電力과 交流 電力의 計算 方式이 다르다. ^[5]

한便, 交流 電力 의 境遇 波動 의 性質을 지니기 때문에 位相 에 따른 性質을 지닌다.

直流 電力 [ 編輯 ]

直流 電力의 計算은 戰力의 正義에서와 같이 簡單히 起電力 을 일으키는 電壓과 電流의 量으로 計算할 수 있다. 例를 들어 어떤 電氣 回路에 1.5V의 電壓으로 300 mA의 電流가 흐른다면 前歷은 0.45 W 가 될 것이다. 電氣 回路에 여러 電氣 負荷가 直列 또는 竝列로 連結되면 全體 戰力은 各 部分 負荷가 消費하는 電力의 合과 같다. ^[6]

${\displaystyle P_{t}=P_{1}+P_{2}+\cdots +P_{n}}$

交流 電力 [ 編輯 ]

交流의 境遇엔 計算이 몹시 複雜해진다. 交流는 패러데이 電磁氣 誘導 法則 에 따라 生成되어 일정한 週期를 갖고 方向을 바꾸는 ^[7] 波動 에너지이다. 發展源에 따라 다양한 波形이 있을 수 있으나 安定的인 에너지源으로 쓰이기 위해 一般的으로 使用되는 全員은 사인파 의 形態를 띈다. ^[8] 交流의 週期는 普通 50 Hz 또는 60 Hz가 쓰이며, 大韓民國의 境遇 60Hz이다. ^[9]

交流의 電壓과 電流는 아래의 式과 같이 나타낼 수 있다. ^[8]

${\displaystyle V(t)=V_{m}cos(\omega t+\theta _{v})}$

V(t): 瞬間 電壓, V _m : 最大 電壓, ${\displaystyle \omega t}$: 位相, Θ _t : 電壓의 瞬間 變位

${\displaystyle i(t)=I_{m}cos(\omega t+\theta _{i})}$

i(t): 瞬間 電流, I _m : 最大 電流, ${\displaystyle \omega t}$: 位相, Θ _i : 電流의 瞬間 變位

따라서 特定 瞬間의 前歷은 아래와 같이 나타낼 수 있다. ^[8]

${\displaystyle P(t)=V(t)\cdot I(t)}$

${\displaystyle =V_{m}cos(\omega t+\theta _{v})\cdot I_{m}cos(\omega t+\theta _{i})}$

${\displaystyle ={\frac {V_{m}I_{m}}{2}}cos(\theta _{v}-\theta _{i})+{\frac {V_{m}I_{m}}{2}}cos(2\omega t+\theta _{v}+\theta _{i})}$

一般的인 供給 全員은 銅像(同相, in phase)이므로 電壓과 電流의 位相과 瞬間 變位는 같다고 看做하여 計算할 수 있다. ^[10] 위의 交流 전력식 P(t)는 일정한 週期를 갖는 週期 函數이다. ^[11] 交流 電力은 일정한 週期를 갖기 때문에 週期를 單位로 하여 合하면 相殺되어 0 이 되어 버리고 만다. 그러나 每 視角의 前歷은 分明 0 이 아니기 때문에 實際 줄熱을 發生시키는 有效 電力을 計算할 必要가 있다. 電氣 回路 理論에서는 調和 函數 를 使用하여 제곱平均제곱根 의 量으로 電壓과 電流의 實效값 를 計算하고 이를 通해 有效 電力을 나타낸다. ^[12]

交流 電力을 使用하는 電氣 回路에서 負荷를 通過하는 煎類는 部下의 特性에 따라 電壓과 電流의 位相에 差異가 생기게 된다. ^[13] 이 때문에 交流 電氣 回路의 前歷은 電氣抵抗 (Resistance), 誘導係數 (Inductance), 電氣容量 (Capacitance) ^[14] 에 對하여 따로 計算되기도 한다. ^[13] 電流가 各各의 負荷를 通過할 때 줄熱을 發生시키는 有效 電力은 抵抗 成分에서만 發生하고 誘導者 나 蓄電器 에서는 發生하지 않는다. ^[15]

交流의 全體 前歷은 調和 函數를 利用하여 아래와 같이 나타낸다. ^[16]

${\displaystyle S=P+jQ}$

S : 複素電力, P : 有效電力, j : 虛數 單位 , Q : 無效電力

抵抗 成分을 통해 發生하는 有效 電力과 달리 誘導係數나 電氣容量에 依해 消耗되는 前歷은 빛이나 熱을 發生시키지 않기 때문에 無效 電力이라고 부른다. 그러나 無效 電力도 實際 電力 變化에는 關與하기 때문에 有效 電力은 全體 複素 電力의 절대값人 皮相 電力을 包含하여 計算하게 된다. 交流 電力 三角形은 複素 前歷과 有效 電力, 無效 電力 間의 關係를 나타낸다. ^[16]

${\displaystyle P=|S|cos\theta }$

${\displaystyle Q=|S|sin\theta }$

力率 改善 [ 編輯 ]

交流 電力에서 實際 部下에 使用되는 前歷은 有效 戰力이고 無效 電力은 별다른 일을 하지 않는다. 따라서 前歷을 效率的으로 使用하기 위해서는 有效 電力을 높이고 無效 電力을 낮추어야 한다. 위 式에서 보면 有效 電力과 無效 電力의 位相이 0 이 될 때 ${\displaystyle cos0=1,sin0=0}$가 되어 有效 電力은 100% 使用하고 無效 電力은 0 %로 낮추는 理想的인 狀態가 됨을 알 수 있다. 그러나 實際 電氣回路에서는 이와 같은 理想的인 狀態는 不可能하므로 最大限 ${\displaystyle cos\theta }$의 값이 1에 가깝게 되도록 努力한다. 이때 ${\displaystyle cos\theta }$를 力率이라고 하고 이 값을 크게 하려는 活動을 力率 改善이라고 한다. ^[16]

單相 電力과 三相 電力 [ 編輯 ]

交流는 位相을 가지므로 賞의 數에 따라 單相電力 과 3上電力 으로 나뉜다. 床이 하나인 것은 斷想, 셋인 것은 三相이라고 부른다. 三相은 單相 交流 셋을 位相을 달리하여 結合한 것이다. ^[17]

單相電力은 위에서 說明한 一般的인 電力 關係式을 따른다.

${\displaystyle P=IV}$ (에너지 電送의 比率)

${\displaystyle P=I^{2}R}$ (抵抗으로 인한 損失)

${\displaystyle P={V^{2} \over R}}$ (抵抗으로 인한 損失)

三相電力의 相電壓 ${\displaystyle V_{p}}$ 과 線電壓 ${\displaystyle V_{L}}$ 은 아래의 關係式을 따른다. ^[18]

${\displaystyle P=3V_{p}i={\sqrt {3}}V_{l}i}$

三相電力은 瞬間 電力 總合이 언제나 일정하기 때문에 電動機 를 稼動할 때 일정한 前歷을 繼續하여 供給할 수 있는 利點이 있다. 그러나 壇上에 비해 電氣 漏泄의 危險이 크므로 使用에 注意하여야 한다. ^[19] 三相 電力은 電動車 ^[20] 나 大型 에어컨 ^[21] 과 같이 電動機를 繼續하여 使用하는 機械에 一般的으로 使用된다.

使用 [ 編輯 ]

前歷은 全員을 통해 供給된다. 全員은 크게 보아 直流와 交流로 區分되며 家電製品 이나 電子製品 은 大部分 直流로 作動된다. 그러나 直流를 發展하여 한 地域에 供給하는 것은 매우 非效率的이기 때문에 ^[22] 大規模 電力 供給은 交流로 提供되며 各各의 電氣 機器는 整流器 를 利用하여 交流를 直流로 變換해 使用한다. ^[23] 交流를 繼續하여 供給받을 수 없는 狀態에서 使用하는 機器인 携帶電話 와 같은 移動用 機器에는 電池 가 使用된다.

送電線과 電力 [ 編輯 ]

發電所 에서 供給되는 煎類는 送電線 을 통해 消費者에게 傳達된다. 送電線 亦是 일정한 抵抗을 갖는 導體로 이루어져 있기 때문에 電氣가 傳達되는 동안 熱을 發生시켜 電力 損失이 일어난다. 줄의 法則에 따라 같은 電力을 傳達할 때 電流와 抵抗은 反比例 關係에 놓인다. 따라서 送電線의 電力 損失을 最少化 하기 위해서는 되도록 戰線의 抵抗을 낮추거나 電壓을 올려야 한다. 戰線의 抵抗을 낮추는 것은 技術的인 限界가 있기 때문에 電壓을 올리는 쪽이 經濟的이다. 發電所에서 高壓의 電流를 送電하는 理由다. ^[24] 어떤 境遇에는 765 kV까지 電壓을 올린 高壓 電流를 送電한다. ^[25] 이렇게 電送된 煎類는 都市나 工場과 같은 消費地 近處의 變電所 까지 傳達되고, 이 곳의 變壓器 를 통해 22.9 kV로 낮추어진 다음 다시 곳곳에 設置된 變壓器를 거쳐 220 V 또는 380V 와 같은 使用 電壓으로 낮춰져 쓰인다. ^[24] 大韓民國의 家庭用 單相 交流 電壓은 220V 이고 ^[26] , 日本이나 臺灣과 같은 나라에선 110V 가 家庭用 消費 電壓으로 提供된다. ^[27] 사이리스터나 인버터 等 電力 電子工學이 發達한 現在는 損失이 적은 高壓直流送電方式이 使用되는 區間이 있다.

같이 보기 [ 編輯 ]

• 電力産業
• 電力量
• 에너지 開發
• 發展 (電氣)
• 電氣
• 電壓
• 電流
• 電源

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

• 韓國의 戰力 - 韓國電力
• U.S. Department of Energy: Electric Power
• GlobTek, Inc. Glossary of Electric power Power Supply Terms
• Platform of electric sector