해발은 전위, 표고차는 전압

해발은 전위, 표고차는 전압

 

지상의 낮은 위치에서 높은 위치로 물체를 이동시키기 위해서는 외력(外力)을 작용시켜 중력에 역행하는 일을 하지 않으면 안 된다. 이 일은 중력에 의한 위치 에너지 형태로 물체에 저장되며, 이 위치 에너지는 물체가 높을수록 커진다.

마찬가지로 전계 속에 있는 양전하를 전계와 역방향으로 움직일 때에도 정전기력에 역행해서 작업하지 않으면 안 된다. 이 작업도 또한 위치 에너지 형태로서 전하에 저장된다.

전계 속의 한 점에서 다른 한 점 P까지 정전기력에 역행해서 단위의 양전하(+1C)를 이동하는데 필요한 작업의 양을 점 P의 점에 대한 전위차(電位差) 또는 전압이라고 한다. 기준점을 무한히 먼 곳 또는 대지로 취했을 때의 전위차를 점 P의 전위라고 부른다. 또 이 기준점을 전위의 기준점이라고 한다. 전위의 기준점을 무한히 멀리하는 이유는 공간에 놓여진 대전체에 의한 전계는 무한원(無限遠)의 저쪽까지 가면, 반드시 제로가 되기 때문이다.

실용상은 기준점을 대지로 정하는데, 이것은 지구를 하나의 큰 도체로 볼 때, 지구 표면은 동등한 전위이기 때문이다.

1쿨롱의 전하를 이동시키는 데 필요한 작업이 1주일일 때, 그 전위차를 1볼트(V)라고 하는데, 전위차나 전위의 단위로서 이 볼트가 쓰인다는 것은 잘 알고 있을 것이다. 전계 내에서 전위가 같은 점을 연결해 나가면 하나의 면이 되는데, 이것을 등전위면(等電位面)이라고 한다.

전하를 등전위면에 따라 이동시키는 데 필요한 일은 제로이다. 이것으로 등전위면과 전기력선은 서로 수직으로 교차된다는 것을 알 수 있다. 이들의 관계를 지형으로 비유하면 전위는 해발에 의한 높이(또는 낮기), 전위차는 표고차, 그리고 등전위면은 등고선에 상당하는 것이 된다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 해발은 전위, 표고차는 전압