전위와 전위차

균일 전기장, 등전위면, 전위 그래프, 그리고 중력 위치 에너지의 비유를 함께 탐구하세요.

학습 가이드

핵심 원리

전기장 안에서 전하는 전기력에 의한 위치 에너지를 가집니다. 단위 전하당 위치 에너지를 전위라고 하며, 균일 전기장에서는 전위가 거리에 따라 선형으로 변합니다. 두 지점 사이 전위의 차가 전위차이며, 전하가 이동할 때 전기력이 한 일은 W = qΔV입니다.

탐구 질문

• 균일 전기장에서 전위는 왜 거리에 따라 직선적으로 감소할까요?
• 양전하와 음전하가 같은 전기장 안에서 반대 방향으로 움직이는 이유는 무엇일까요?
• 심전도 검사는 심장에서 생기는 전위차를 어떻게 읽어 내는 장치일까요?

실생활 예시

• 건전지: 두 단자 사이 전위차가 전류를 흐르게 합니다.
• 가정용 콘센트: 일정한 전위차가 전기 기기를 작동시킵니다.
• 심전도 검사: 심장에서 생기는 미세한 전위차를 측정합니다.
• 번개: 구름과 지면 사이 매우 큰 전위차가 방전을 일으킵니다.

관찰 포인트

• 등전위면은 항상 전기력선과 수직입니다.
• 양전하는 높은 전위에서 낮은 전위로 이동하면서 전기력이 일을 합니다.
• 전위 그래프의 기울기 크기는 전기장 세기와 연결됩니다.

⚡ 전위와 전위차