엄밀히 말하면 전위는 전하배치에 의한것 만을 의미합니다. 그렇지만 전압을 전위차라고도 부르기때문에 회로이론에 한해서 각 노드의 전위라는 용어를 사용해도 괜찮아보입니다. 나중에 회로를 더 공부하다보면 node voltage analysis 라는것이 있는데요. 각 노드에 KCL을 적용하는 회로 분석법입니다. 이때 노드의 전위라는 용어 대신 node voltage(노드 전압)이라는 용어가 쓰입니다. 노드전압은 임의로 정한 reference node를 노드전압 0볼트로 두어 reference node대비 얼마나 전위가 높은지를 나타내는 값입니다. 노드전압이라는 용어를 쓰면 전하배치에 의한 값만 전위라는 관점을 지키면서 회로를 분석할 수 있습니다. 따라서 노드 전압법을 배우는 시점 부터는 각 노드의 전위 대신 각 노드의 노드전압 이라는 용어를 사용해주시면 좋을 것 같습니다. 접지(Ground)를 빼먹어서 댓글로 남깁니다. 회로이론에서 도선의 특정 부분을 접지시키면 그 도선을 포함하는 노드(node)가 0볼트가 됩니다. 회로는 전위차에 의해서 작동을 해서 밑에쪽 도선이 100볼트여도 되고 1000볼트여도 된다고 말씀을 드렸는데, 접지를 시키면 어디에 있는 도선(노드)이건 간에 접지 시킨 도선의 전위 값이 0볼트로 고정이 됩니다. 접지는 땅에 접하게 만든다는 뜻인데요. 왜 땅에 접하면 0볼트가 되는 것일까요? 사실 엄밀히 말하면 땅에 접한다고 해서 0볼트가 되는것은 아닙니다. 땅에 도선을 연결했을때 그 부분이 사막처럼 건조한 모래이면서 접촉 면적도 작다면 접지 저항이 너무 커서 실질적인 접지가 이루어지지 않은 경우에 해당합니다. 제대로 접지를 하려면 축축한 땅과 연결시키거나 전기적으로 땅과의 접촉면이 넓어야 합니다. 그래야 지구라는 거대한 구조에 연결이 되게 됩니다. 그리고 이렇게 제대로 접지를 시키더라도 정확히 0볼트가 되지는 않습니다. 우리 지구는 태양, 운석 등 지구 외부 환경과 상호작용을 하고 지구의 자체 자기장의 영향도 받기 때문에 지구의 전위는 미세하게 계속해서 바뀔 수 있습니다. 그럼에도 우리는 지구에 살고 있기 때문에 지구를 0볼트로 잡으면 꽤나 좋은 기준점이 됩니다. 나중에 회로이론에서 배우거나 전자기학을 배우시면 아시겠지만 capacitor라는 것이 있습니다. 이 강의에서는 전하를 저장하는 장치라고 소개를 잠깐 했는데요. 지구의 경우도 capacitor 라고 볼 수 있습니다. 그리고 지구의 capacitance 값은 매우매우 큽니다. 캐패시터와 관련된 식은 q=CV 인데요. C 값이 바로 전하의 저장 능력을 의미하는 capacitance 이고 단위는 (F, Farad, 패럿)입니다. 지구의 경우 이 값이 매우매우 크다고 볼 수 있습니다. q=CV 이 식을 V로 정리하면 V=q/C 인데요. 지구의 경우 C가 매우 크기 때문에 우리가 회로를 지구에 연결시키고 회로의 전하를 지구로 흘려보내서 지구의 전하가 증가하더라도 전위는 거의 바뀌지 않습니다. 그래서 실질적으로 전위는 거의 일정하게 유지가 되고 전하도 한계가 거의 없이 계속해서 지구가 흡수할 수 있게 됩니다. 마치 바다에 물을 조금 흘리거나 퍼서 쓰더라도 바다가 넘치거나 마르지 않는것과 비슷합니다. 그래서 지구를, 혹은 땅을 전하의 바다 라고 표현할 수도 있습니다. 안정적으로 0볼트에 가까운 전위를 유지하고 언제든 전하를 흡수할 수 있기 때문에 접지를 시키는 것이고 회로이론에서는 "이론"이라는 이름 답게 접지를 완벽하게 0볼트를 만들어주는 기능으로 간주합니다. --- q=CV 로 지구의 전위 V를 판단하는 모델은 좀더 구체적으로는 다음의 세팅입니다. 지구를 하나의 도체, 지구를 제외한 나머지 우주를 다른 하나의 도체로 생각하여 Two-conductor capacitor 모델을 적용하면, 지구-우주의 capacitance = C를 생각할 수 있습니다. 이때 지구를 제외한 나머지 우주의 전위를 0이라고 하면, 지구의 전위를 V=q/C 라고 할 수 있습니다. 이때 q는 지구의 총 전하입니다. 지구를 도체로 간주하면 C=4πεR 로 간단히 나타낼 수 있습니다. 실제로는 지구 표면이 이러한 계산에 걸맞는 수준의 도체가 아니기도 하고 지구 대기에 전리층 같은 또다른 전하 분포가 있기 때문에 C=4πεR 보다는 더 복잡하리라 생각됩니다. 전자기학의 Capacitance 를 공부하시면 이러한 원리를 이해할 수 있습니다.
![[기본기][전기회로 17강] 커패시터(Capacitor)의 물리적 특성!!](http://i.ytimg.com/vi/m_6mzDWXfVA/mqdefault.jpg)
엄밀히 말하면 전위는 전하배치에 의한것 만을 의미합니다. 그렇지만 전압을 전위차라고도 부르기때문에 회로이론에 한해서 각 노드의 전위라는 용어를 사용해도 괜찮아보입니다. 나중에 회로를 더 공부하다보면 node voltage analysis 라는것이 있는데요. 각 노드에 KCL을 적용하는 회로 분석법입니다. 이때 노드의 전위라는 용어 대신 node voltage(노드 전압)이라는 용어가 쓰입니다. 노드전압은 임의로 정한 reference node를 노드전압 0볼트로 두어 reference node대비 얼마나 전위가 높은지를 나타내는 값입니다. 노드전압이라는 용어를 쓰면 전하배치에 의한 값만 전위라는 관점을 지키면서 회로를 분석할 수 있습니다. 따라서 노드 전압법을 배우는 시점 부터는 각 노드의 전위 대신 각 노드의 노드전압 이라는 용어를 사용해주시면 좋을 것 같습니다.
접지(Ground)를 빼먹어서 댓글로 남깁니다. 회로이론에서 도선의 특정 부분을 접지시키면 그 도선을 포함하는 노드(node)가 0볼트가 됩니다. 회로는 전위차에 의해서 작동을 해서 밑에쪽 도선이 100볼트여도 되고 1000볼트여도 된다고 말씀을 드렸는데, 접지를 시키면 어디에 있는 도선(노드)이건 간에 접지 시킨 도선의 전위 값이 0볼트로 고정이 됩니다.
접지는 땅에 접하게 만든다는 뜻인데요. 왜 땅에 접하면 0볼트가 되는 것일까요? 사실 엄밀히 말하면 땅에 접한다고 해서 0볼트가 되는것은 아닙니다. 땅에 도선을 연결했을때 그 부분이 사막처럼 건조한 모래이면서 접촉 면적도 작다면 접지 저항이 너무 커서 실질적인 접지가 이루어지지 않은 경우에 해당합니다. 제대로 접지를 하려면 축축한 땅과 연결시키거나 전기적으로 땅과의 접촉면이 넓어야 합니다. 그래야 지구라는 거대한 구조에 연결이 되게 됩니다. 그리고 이렇게 제대로 접지를 시키더라도 정확히 0볼트가 되지는 않습니다. 우리 지구는 태양, 운석 등 지구 외부 환경과 상호작용을 하고 지구의 자체 자기장의 영향도 받기 때문에 지구의 전위는 미세하게 계속해서 바뀔 수 있습니다. 그럼에도 우리는 지구에 살고 있기 때문에 지구를 0볼트로 잡으면 꽤나 좋은 기준점이 됩니다.
나중에 회로이론에서 배우거나 전자기학을 배우시면 아시겠지만 capacitor라는 것이 있습니다. 이 강의에서는 전하를 저장하는 장치라고 소개를 잠깐 했는데요. 지구의 경우도 capacitor 라고 볼 수 있습니다. 그리고 지구의 capacitance 값은 매우매우 큽니다. 캐패시터와 관련된 식은 q=CV 인데요. C 값이 바로 전하의 저장 능력을 의미하는 capacitance 이고 단위는 (F, Farad, 패럿)입니다. 지구의 경우 이 값이 매우매우 크다고 볼 수 있습니다. q=CV 이 식을 V로 정리하면 V=q/C 인데요. 지구의 경우 C가 매우 크기 때문에 우리가 회로를 지구에 연결시키고 회로의 전하를 지구로 흘려보내서 지구의 전하가 증가하더라도 전위는 거의 바뀌지 않습니다. 그래서 실질적으로 전위는 거의 일정하게 유지가 되고 전하도 한계가 거의 없이 계속해서 지구가 흡수할 수 있게 됩니다. 마치 바다에 물을 조금 흘리거나 퍼서 쓰더라도 바다가 넘치거나 마르지 않는것과 비슷합니다. 그래서 지구를, 혹은 땅을 전하의 바다 라고 표현할 수도 있습니다.
안정적으로 0볼트에 가까운 전위를 유지하고 언제든 전하를 흡수할 수 있기 때문에 접지를 시키는 것이고 회로이론에서는 "이론"이라는 이름 답게 접지를 완벽하게 0볼트를 만들어주는 기능으로 간주합니다.
---
q=CV 로 지구의 전위 V를 판단하는 모델은 좀더 구체적으로는 다음의 세팅입니다.
지구를 하나의 도체, 지구를 제외한 나머지 우주를 다른 하나의 도체로 생각하여 Two-conductor capacitor 모델을 적용하면, 지구-우주의 capacitance = C를 생각할 수 있습니다. 이때 지구를 제외한 나머지 우주의 전위를 0이라고 하면, 지구의 전위를 V=q/C 라고 할 수 있습니다. 이때 q는 지구의 총 전하입니다. 지구를 도체로 간주하면 C=4πεR 로 간단히 나타낼 수 있습니다. 실제로는 지구 표면이 이러한 계산에 걸맞는 수준의 도체가 아니기도 하고 지구 대기에 전리층 같은 또다른 전하 분포가 있기 때문에 C=4πεR 보다는 더 복잡하리라 생각됩니다. 전자기학의 Capacitance 를 공부하시면 이러한 원리를 이해할 수 있습니다.
전자공학과 졸업했고 나름 회로관련은 전부 A받았었는데 좋은 인사이트 얻고 갑니다. 처음에 이렇게 배웠으면 더 편했을거 같아요.
졸업하셨는데도 시청해주신거군요. 좋게 봐주셔서 감사합니다 ㅎㅎ
일반물리학2의 전자자기 파트는 강의영상 없을까요...?ㅠㅠ
안녕하세요! 일반물리2 부분 공부중이신가 보군요. 아직까지 계획에는 없습니다. ㅠ