전류의 열작용

공개 문항 36개

1. 문항 1 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   전류의 열작용과 관계가 있는 것은?

   1. 오옴의 법칙
   2. 쿨롱의 법칙
   3. 주울의 법칙
   4. 플레밍의 법칙

   정답과 해설

   정답 3번

   전류가 저항을 지날 때 나는 열(줄열)을 설명하는 법칙이 주울의 법칙이다.

   풀이

   전류의 열작용(저항에서 발생하는 줄열)을 정량적으로 설명하는 법칙은 주울의 법칙(Joule's law)이다: $H=I^2Rt$[J] (또는 $0.24I^2Rt$[cal]).

   옴의 법칙은 전압-전류-저항의 관계, 쿨롱의 법칙은 전하 간 힘, 플레밍의 법칙은 전자력/유도기전력의 방향에 관한 법칙으로 열작용과 직접 관련이 없다.

   정답은 주울의 법칙이다.

   처음이라면

   전기난로나 전기포트를 켜면 뜨거워지죠? 그건 전기가 저항(전기의 흐름을 방해하는 성질)을 지나면서 열이 나기 때문인데, 이런 '전류의 열작용'을 수식으로 설명한 사람이 주울(Joule)이에요.

   주울의 법칙은 말로 하면:

   "전류가 셀수록, 저항이 클수록, 오래 켤수록 열이 더 많이 나온다"예요.

   수식으로는:

   $H = I^2Rt$

   (전류의 제곱 × 저항 × 시간 = 발생하는 열)

   다른 선택지는 열과 상관없어요:

   ① 오옴의 법칙 → 전압·전류·저항의 관계

   ② 쿨롱의 법칙 → 전하끼리 미는 힘

   ④ 플레밍의 법칙 → 힘/유도 전류의 방향

   이런 문제가 나오면 → '전류의 열작용 = 줄열 = 주울의 법칙'으로 바로 연상하세요.

   한 걸음 더

   전류의 열작용(줄열)은 주울의 법칙: $H = I^2Rt$ [J]로 정량화된다.

   ① 오옴: $V=IR$ (전압-전류-저항 관계)

   ② 쿨롱: 전하 간 정전기력

   ④ 플레밍: 전자력·유도기전력의 방향(왼/오른손 법칙)

   이 유형 패턴: '열작용' 키워드 → 무조건 주울, $I^2Rt$ 암기.

   시험 꿀팁: $0.24I^2Rt$[cal] 형태로 cal 단위로 물어보는 계산 문제도 자주 출제되니 계수 0.24까지 같이 기억하자.

   • 줄의 법칙 (발열량)
2. 문항 2 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   100[V], 5[A]의 전열기를 사용하여 2리터의 물을 20[℃]에서 100[℃]로 올리는 데 필요한 시간[sec]은 약 얼마인가? (단, 열량은 전부 유효하게 사용됨)

   1. 1.33×$10^{3}$
   2. 1.33×$10^{4}$
   3. 1.33×$10^{5}$
   4. 1.33×$10^{6}$

   정답과 해설

   정답 1번

   물을 데우는 데 필요한 열량을 전열기 출력으로 나누면 가열 시간이 나오고, 이때 1kWh=860kcal 환산이 핵심이다.

   풀이

   정답 근거: 필요 열량은 $Q=cm\Delta\theta=1\times2\times(100-20)=160[\text{kcal}]$이고, 전열기 출력은 $P=VI=100\times5=500[\text{W}]=0.5[\text{kW}]$이다.

   $1[\text{kWh}]=860[\text{kcal}]$이므로 필요 시간은 $t=\frac{Q}{860P}=\frac{160}{860\times0.5}\approx0.372[\text{h}]\approx1339[\text{sec}]\approx1.33\times10^3[\text{sec}]$이다.

   오답 소거: $10^{4}$~$10^{6}$은 자릿수 환산 오류이다.

   핵심 공식: $Q[\text{kcal}]=860P[\text{kW}]t[\text{h}]$, $Q=cm\Delta\theta$. 암기팁: '1kWh=860kcal'.

   처음이라면

   주전자로 물을 끓일 때 물의 양이 많거나 온도를 많이 올려야 할수록 오래 걸리죠. 그 오래 걸리는 '시간'을 구하는 문제입니다.

   먼저 물을 20℃에서 100℃로 데우는 데 필요한 열(열량)을 구해요.

   열량 = 비열(물 1) × 양(2리터=2kg) × 온도 변화(100-20)

   $Q = 1 \times 2 \times 80 = 160$ [kcal]

   다음으로 전열기(전기로 열을 내는 기구)의 힘을 구해요.

   $P = 100 \times 5 = 500$ [W] = 0.5 [kW]

   여기서 암기할 것! 전기 1kWh는 열 860kcal과 같습니다.

   시간 = 열량 ÷ (860 × 출력)

   $t = \frac{160}{860 \times 0.5} \approx 0.372$ [시간]

   0.372시간 × 3600초 ≈ 1339초 ≈ $1.33 \times 10^3$ [sec]

   이런 문제가 나오면 → 'kcal 구하고 → kW로 나누고 → 시간을 초로 바꿔라' 순서로 풀면 됩니다.

   한 걸음 더

   $Q = cm\Delta\theta = 1 \times 2 \times 80 = 160$ [kcal], $P = VI = 100 \times 5 = 500$[W] = 0.5[kW]. $Q = 860Pt$에서 $t = \frac{160}{860 \times 0.5} \approx 0.372$[h] ≈ 1339[sec] = $1.33\times 10^3$[sec].

   오답 ②③④는 시간→초 환산(×3600)을 빠뜨리거나 자릿수를 잘못한 경우다.

   이 유형 패턴: $cm\Delta\theta$로 열량 구하기 → 860P로 나눠 시간[h] → ×3600으로 초 환산.

   꿀팁: '1kWh = 860kcal'은 전열기 문제 단골 상수로 반드시 암기할 것.

   • 줄의 법칙 (발열량)
3. 문항 3 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   500Ω의 저항에 1A의 전류가 1분 동안 흐를 때에 발생하는 열량은 몇 cal인가?

   1. 3,600
   2. 5,000
   3. 6,200
   4. 7,200

   정답과 해설

   정답 4번

   줄의 법칙으로 열량을 구하는 문제인데, 단위가 cal이므로 0.24를 곱하고 시간은 초(60초)로 바꿔야 한다.

   풀이

   줄의 법칙에 의해 저항에서 발생하는 열량은 $H = 0.24 I^2 R t$ [cal]입니다.

   $I=1\text{A}$, $R=500\Omega$, $t=1\text{분}=60\text{s}$이므로 $H = 0.24 \times 1^2 \times 500 \times 60 = 0.24 \times 30000 = 7200\text{cal}$입니다.

   단위를 J로 구하려면 $0.24$를 곱하지 않고 $H=I^2Rt$[J]를 사용해야 하므로 단위(J vs cal)에 항상 주의해야 합니다.

   암기팁: "$cal = 0.24 \times I^2Rt$".

   처음이라면

   전기장판을 켜두면 따뜻해지죠? 그것처럼 저항에 전류가 흐르면 열이 발생해요. 이때 열량(발생하는 열의 양)을 구하는 것이 '줄의 법칙'입니다.

   줄의 법칙: 열량 = 0.24 × 전류² × 저항 × 시간

   주의할 점 두 가지!

   ① 열량 단위가 cal(칼로리)이면 0.24를 꼭 곱합니다.

   ② 시간은 초 단위로 바꿉니다. 1분 = 60초

   숫자를 넣어보면:

   0.24 × (1)² × 500 × 60

   = 0.24 × 30000

   = 7,200 cal

   정답은 ④번!

   이런 문제가 나오면 → 0.24가 있으면 cal, 없으면 J(줄)라고 외우면 됩니다!

   한 걸음 더

   줄의 법칙: $H = 0.24 I^2 R t$ [cal]

   $H = 0.24 \times 1^2 \times 500 \times 60 = 7{,}200$ cal → ④

   오답 분석: ① 3,600은 $I^2Rt$에 0.12를 곱한 실수, ② 5,000은 $I \times R \times t$ 계산 착오이다.

   이 유형 패턴: 단위가 cal이면 0.24 곱하고, J이면 생략, 시간은 반드시 초로 환산.

   시험 꿀팁: 'cal = 0.24 곱하기'만 외우면 1초 만에 구분 가능하다.

4. 문항 4 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   서로 다른 금속으로 폐회로를 만들고 두 접점을 상이한 온도로 유지시키면 전류가 흐르는데 이 현상을 무엇이라고 하는가?

   1. 열전현상
   2. 표피현상
   3. 과도현상
   4. 발열현상

   정답과 해설

   정답 1번

   서로 다른 두 금속의 접점에 온도차를 주면 전류가 흐르는 것이 열전현상(제벡효과)이다.

   풀이

   서로 다른 두 금속으로 폐회로를 구성하고 두 접점의 온도를 다르게 유지하면 회로에 기전력이 발생하여 전류가 흐르는데, 이를 열전현상(제벡효과, Seebeck effect)이라 합니다.

   열전대(thermocouple) 온도계의 원리입니다.

   오답 소거: 표피현상은 고주파 전류가 도체 표면에 집중되는 현상, 과도현상은 회로 상태 변화 직후 정상상태에 이르기까지의 일시적 현상, 발열현상은 전류의 저항 손실(줄열)에 의한 현상으로 온도차에 의한 기전력 발생과는 무관합니다.

   암기팁: 열전현상(제벡효과) ↔ 펠티에효과(전류로 온도차 발생, 역과정)를 함께 기억하세요.

   처음이라면

   서로 다른 금속 두 개를 연결해서 고리(폐회로)를 만들고, 연결 부분 두 곳의 온도를 다르게 하면 신기하게도 전류가 흐릅니다.

   마치 온도차가 '전기를 밀어내는 힘(기전력)'을 만들어주는 것인데, 이것을 열전현상(제벡효과)이라고 합니다.

   이 원리를 이용한 것이 바로 열전대 온도계로, 공장에서 고온을 잴 때 많이 씁니다.

   다른 보기들은?

   표피현상: 고주파 전류가 도체 표면에만 몰리는 것

   과도현상: 스위치를 켠 직후 같은 일시적 변화

   발열현상: 전류가 저항을 지나며 열이 나는 것(줄열)

   이런 문제가 나오면 → '두 금속 + 온도차 + 전류' 이 세 단어가 보이면 열전현상(제벡효과)이다!

   한 걸음 더

   서로 다른 두 금속으로 폐회로를 만들고 두 접점에 온도차를 주면 기전력이 발생해 전류가 흐른다 → 열전현상(제벡효과, Seebeck effect). 열전대 온도계의 원리.

   오답: 표피현상은 고주파 전류의 도체 표면 집중, 과도현상은 회로 상태 변화 직후의 일시적 현상, 발열현상은 줄열($I^2R$)에 의한 발열로 모두 무관.

   이 유형 패턴: '다른 금속 + 접점 온도차' = 제벡효과, '전류로 온도차 발생' = 펠티에효과(역과정)로 세트 암기.

   꿀팁: 제벡(젝→접점 온도차), 펠티에(전기→전류로 열)로 연상하면 헷갈리지 않는다.

   • 제벡 효과
   • 열전효과
5. 문항 5 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   $3 \text{kW}$의 전열기를 1시간 동안 사용할 때 발생하는 열량($\text{kcal}$)은?

   1. 3
   2. 180
   3. 860
   4. 2580

   정답과 해설

   정답 4번

   전력량(kWh)에 860을 곱하면 열량(kcal)이 되므로 3kWh × 860 = 2580kcal이다.

   풀이

   정답 근거: 전력량 $W=Pt=3\text{kW}\times1\text{h}=3\text{kWh}$이며, $1\text{kWh}=860\text{kcal}$이므로 $Q=3\times860=2580\text{kcal}$. 오답 소거: 3은 전력량(kWh) 값 자체를 열량으로 착각한 것, 180과 860은 환산계수 곱셈을 빠뜨리거나 단위를 잘못 적용한 값이다.

   핵심 공식: $Q(\text{kcal})=0.24\times I^2Rt$ 또는 $1\text{kWh}=860\text{kcal}$. 암기팁: '1kWh는 860kcal'—전력량에서 열량으로 바꿀 때 항상 860을 곱한다고 외우기.

   처음이라면

   전기포트로 물을 끓이면 전기가 열로 바뀌죠? 그렇게 전기 에너지가 열(열량)로 바뀔 때는 정해진 환산 규칙이 있어요.

   '1kWh(전력량 단위) = 860kcal(열량 단위)'라고 외우면 됩니다. 마치 1달러 = 1,300원처럼 정해진 환율 같은 거예요.

   먼저 전력량(전력 × 시간)을 구합니다.

   W = 3kW × 1h = 3kWh

   이제 환율처럼 860을 곱해요.

   Q = 3 × 860 = 2580kcal

   이런 문제가 나오면 → 전력량(kWh)이 보이면 무조건 860을 곱해서 kcal로 바꾼다!

   한 걸음 더

   열량 환산: $Q(\text{kcal}) = W(\text{kWh}) \times 860$

   $W = 3\text{kW} \times 1\text{h} = 3\text{kWh}$

   $Q = 3 \times 860 = 2580\text{kcal}$ → ④

   오답: ①은 kWh 값을 kcal로 착각, ③은 1kWh당 값(860)만 고른 것.

   이 유형 패턴: 전열기·전열량 문제는 'kWh → ×860 → kcal' 2단계 고정.

   시험 꿀팁: 1kW를 1시간 쓰면 860kcal, 860kcal = 0.24kcal/s 기준으로도 자주 출제되니 함께 암기.

6. 문항 6 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   $1.5 \text{[Kw]}$의 전열기를 정격 상태에서 30분간 사용할 때의 발열량은 몇 [Kcal] 인가?

   1. 648
   2. 1290
   3. 1500
   4. 2700

   정답과 해설

   정답 1번

   전열기가 내는 열은 '전력 × 시간 × 0.24'로 계산하며, 1.5kW를 30분(1800초) 쓰면 648kcal이다.

   풀이

   정답 근거: 줄의 법칙(Joule's law)에 의한 발열량은 $H=0.24Pt$[cal] (P: W, t: 초)이다.

   $P=1500\text{W}$, $t=30\times60=1800\text{s}$이므로 $H=0.24\times1500\times1800=648000\text{cal}=648\text{kcal}$이다.

   오답 소거: $1\text{kWh}=860\text{kcal}$ 환산으로 계산해도 $0.75\times860=645\text{kcal}$로 근사되어 같은 답을 가리킨다.

   암기팁: 발열량 공식 "0.24Pt"로 암기.

   처음이라면

   전자레인지로 음식을 데울 때 전기가 열로 바뀌듯이, 전열기(전기로 데우는 기구)도 전기를 쓰는 만큼 열이 나옵니다.

   이 열의 양(발열량)은 '전력 × 사용 시간 × 0.24'로 구할 수 있어요.

   먼저 단위를 맞춰줍니다.

   1.5kW는 1500W (1kW = 1000W)

   30분은 초로 바꾸면 30 × 60 = 1800초

   이제 곱해봅시다.

   0.24 × 1500 = 360

   360 × 1800 = 648000cal

   마지막으로 cal을 Kcal로 바꾸면(1000cal = 1Kcal)

   648000 ÷ 1000 = 648Kcal

   이런 문제가 나오면 → 'kW를 W로, 분을 초로 바꾸고 0.24를 곱한다'를 떠올리자!

   한 걸음 더

   발열량 공식: $H = 0.24Pt$ [cal] (P: W, t: 초)

   $P = 1500$W, $t = 30 \times 60 = 1800$s

   $H = 0.24 \times 1500 \times 1800 = 648000$cal $= 648$Kcal

   오답 소거: ② 1290은 kWh 환산($1.5 \times 860$)으로 시간을 잘못 적용한 경우, ④ 2700은 시간 환산을 빠뜨린 경우.

   이 유형 패턴: 단위 환산(kW→W, 분→초) 후 0.24Pt 적용.

   꿀팁: kWh로 풀려면 $1.5 \times 0.5 = 0.75$kWh, $0.75 \times 860 \approx 645$kcal로 검산 가능(0.24 ≈ 860의 근사치).

   • 줄의 법칙 (발열량)
7. 문항 7 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   $1 [\text{kWh}]$는 몇 [kcal] 인가?

   1. 860
   2. 2400
   3. 4800
   4. 8600

   정답과 해설

   정답 1번

   1kWh(전기 에너지)를 열량으로 바꾸면 약 860kcal로, 이 환산 숫자 자체를 통째로 외우는 문제다.

   풀이

   정답 근거: 전력량 $1[kWh]=1000\times3600[J]=3.6\times10^6[J]$이며, $1[J]\approx0.24[cal]$이므로 $1[kWh]\approx3.6\times10^6\times0.24=864000[cal]=864[kcal]$로, 가장 근접한 보기는 860이다.

   오답 소거: 2400, 4800, 8600은 단위 환산(J→cal, Wh→kWh 등) 과정에서 자릿수를 잘못 옮긴 값이다.

   핵심 공식: $1[kWh]\approx860[kcal]$ (전기-열 환산의 대표 공식), $1[cal]=4.2[J]$. 암기팁: '1kWh=860kcal'는 전력요금·열량 환산 문제에 자주 나오므로 숫자 자체를 통째로 암기한다.

   처음이라면

   전기로 밥을 지을 때 전기 에너지가 열 에너지로 바뀌죠? 그래서 전기량(전력량, kWh)과 열량(kcal)은 서로 바꿔 계산할 수 있어요.

   먼저 1kWh는 '1000W짜리 기기를 1시간 쓴 양'이에요.

   이걸 에너지 단위인 J(줄)로 바꾸면:

   1000 × 3600초 = 3,600,000 J

   그리고 1J는 약 0.24cal(칼로리의 1000분의 1 단위)라서:

   3,600,000 × 0.24 = 약 864,000 cal = 약 864 kcal

   보기 중 가장 가까운 값은 860이에요.

   사실 시험에서는 계산할 필요 없이 '1kWh = 860kcal'를 숫자째 외우면 됩니다!

   이런 문제가 나오면 → 'kWh와 kcal 환산' 하면 무조건 860을 찾으면 된다.

   한 걸음 더

   핵심 공식: $1[kWh] = 3.6\times10^6[J]$, $1[cal] = 4.2[J]$

   $1[kWh] = 3.6\times10^6 \times \frac{1}{4.2}[cal] \approx 860,000[cal] = 860[kcal]$

   오답: 2400, 4800, 8600은 J→cal 또는 Wh→kWh 환산에서 자릿수를 잘못 잡은 값이다.

   이 유형 패턴: kWh ↔ kcal 환산은 계산이 아니라 '860' 암기 문제로 출제된다.

   꿀팁: '팔육공(860)' 하나만 외우면 전기요금·열량 문제 전부 대응 가능하다.

8. 문항 8 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   1[cal]는 약 몇 [J]인가?

   1. 0.24
   2. 0.4186
   3. 2.4
   4. 4.186

   정답과 해설

   정답 4번

   1칼로리는 약 4.186줄이고, 반대로 1줄은 0.24칼로리이므로 방향을 헷갈리지 말아야 한다.

   풀이

   열량과 일(에너지)의 환산 관계는 $1cal = 4.186J$ (줄의 법칙에 따른 열의 일당량)입니다.

   반대로 $1J = 0.24cal$이므로 옵션1은 단위가 뒤바뀐 오답입니다.

   전력량 $P=I^2R$로 발생한 열량을 계산할 때 $H=0.24I^2Rt\,[cal]$ 공식에서 이 환산값이 사용되므로 함께 암기해두면 좋습니다.

   처음이라면

   음식 포장지에 적힌 '칼로리(cal)'와 전기에서 쓰는 '줄(J)'은 둘 다 에너지(열)의 단위예요. 칼로리는 옛날 방식, 줄은 요즘 방식이라 서로 바꿔주는 약속(환산)이 필요합니다.

   약속은 이래요.

   1cal = 4.186J

   줄(J)이 더 작은 단위라서, 같은 에너지를 표현하려면 숫자가 더 커져야 해요. 그래서 4.186이 정답입니다.

   ① 0.24은 반대 방향(1J = 0.24cal)이니 조심!

   이런 문제가 나오면 → '큰 수(4.186)는 cal→J, 작은 수(0.24)는 J→cal'로 외우면 안 헷갈려요.

   한 걸음 더

   열의 일당량 관계: $1cal = 4.186J$, $1J = 0.24cal$.

   전기 발열량 공식 $H = 0.24I^2Rt\,[cal]$ 또는 $H = I^2Rt\,[J]$에서 이 환산이 쓰인다.

   ① 0.24는 $1J$를 cal로 바꾼 값으로, 환산 방향을 뒤집은 오답. ② 0.4186은 소수점 자리 착오.

   이 유형 패턴: '1cal는 몇 J?' → 4.186, '1J는 몇 cal?' → 0.24로 방향만 구분하면 무조건 맞는 단순 암기형.

   꿀팁: 전기기능사에서 이 값은 발열량 계산 문제에도 그대로 나오니 한 번에 두고 외울 것.

9. 문항 9 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

   전류의 열작용(줄 열)에 대한 설명으로 옳은 것은?

   1. 줄 열은 전류에 비례한다.
   2. 줄 열은 전류의 제곱에 비례한다.
   3. 줄 열은 전류에 반비례한다.
   4. 줄 열은 전류의 제곱에 반비례한다.

   정답과 해설

   정답 2번

   줄의 법칙 H = I²Rt이므로 발생 열량은 전류의 제곱에 비례한다.

   풀이

   도체에 전류가 흐를 때 발생하는 열(줄 열)은 줄의 법칙 H = I²Rt [J]로 표현된다.

   즉 발생 열량은 전류의 제곱(I²), 저항(R), 통전 시간(t)에 각각 비례한다.

   따라서 저항과 시간이 일정할 때 전류를 2배로 하면 열량은 $2^{2}$=4배가 되므로, 열량은 전류의 제곱에 비례한다고 말한다.

   전류에 단순 비례하거나 반비례한다는 설명은 모두 틀리다.

   이 원리는 전열기·백열전구의 발열, 전선의 온도 상승, 퓨즈의 용단 특성 등에 그대로 적용되며, 전선의 허용전류와 차단기 용량을 결정할 때 반드시 고려해야 하는 기본 개념이다.

   실제로 과전류가 흐르면 발열이 급격히 커져 절연 열화나 화재로 이어질 수 있다.

   처음이라면

   전기포트나 전기담요가 뜨거워지듯, 도체에 전류가 흐르면 열이 발생합니다. 이것이 줄 열입니다.

   줄의 법칙에 따르면 발생 열량은 H = I²Rt[J]로 구합니다. I는 전류[A], R은 저항[Ω], t는 시간[s]입니다. 즉 열량은 전류의 제곱, 저항, 시간에 각각 비례합니다.

   저항과 시간이 같을 때 전류를 2배로 늘리면 2²=4배, 3배로 늘리면 9배의 열이 납니다. 그래서 줄 열은 전류에 단순 비례하는 것이 아니라 '전류의 제곱'에 비례합니다. 나머지 선지(①·③·④)는 비례·반비례 관계를 잘못 쓴 오답입니다.

   이런 문제가 나오면 → 공식 H = I²Rt에서 I²만 보고 '제곱 비례'를 고르세요.

   한 걸음 더

   줄의 법칙 H = I²Rt[J]이므로 저항·시간이 일정하면 열량은 전류의 제곱에 비례한다.

   오답 소거: 단순 비례(①)는 I²를 I로 잘못 본 것이고, 반비례(③④)는 관계 자체가 반대다.

   이 유형은 법칙의 비례 관계를 묻는 기본 패턴으로, 온도상승·허용전류 문제와 직결된다.

   꿀팁: '전류 2배면 열은 4배'를 상기해 제곱을 각인하자.

   • 줄의 법칙 (발열량)
10. 문항 10 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    전력과 전력량에 관한 설명으로 틀린 것은?

    1. 전력은 전력량과 다르다.
    2. 전력량은 와트로 환산된다.
    3. 전력량은 칼로리 단위로 환산된다.
    4. 전력은 칼로리 단위로 환산할 수 없다.

    정답과 해설

    정답 2번

    전력(P)의 단위는 W이고 전력량(W)의 단위는 Wh·J·cal이므로 '전력량을 와트로 환산'한다는 설명이 틀리다.

    풀이

    전력의 단위는 W(와트)이고, 전력량의 단위는 Wh(와트시) 또는 J(줄)이다.

    전력량은 Wh에서 J 또는 cal로 환산 가능하나, 와트(W)로 환산된다는 것은 틀린 설명이다.

    전력량은 전력에 시간을 곱한 값이다.

    처음이라면

    전기밥솥을 생각해봅시다. 밥솥이 '1초에 얼마나 세게 일하는가'가 전력(일하는 힘)이고, '한 시간 동안 총 얼마나 일했는가'가 전력량(총 일한 양)입니다.

    전력의 단위는 W(와트)입니다.

    전력량의 단위는 Wh(와트시)입니다.

    전력량은 에너지이므로 다른 에너지 단위로 바꿀 수 있습니다.

    1Wh = 3600J이고, 1cal = 4.2J이므로 칼로리로도 환산됩니다.

    하지만 W(와트)는 '힘의 세기' 단위라서 '총 일한 양'인 전력량을 와트로 환산할 수는 없습니다.

    이런 문제가 나오면 → 전력=W, 전력량=Wh·J·cal라는 단위 구분만 기억하면 됩니다.

    한 걸음 더

    전력 P의 단위는 W, 전력량 W = Pt의 단위는 Wh(또는 J)이다.

    1Wh = 3600J, 1cal ≒ 4.2J이므로 전력량은 J이나 cal로 환산 가능하지만 W로는 환산되지 않는다.

    ②가 틀린 설명이며, ① 전력≠전력량, ③·④ 전력량의 cal 환산 가능은 모두 옳다.

    이 유형 패턴: 전력 vs 전력량의 단위 구분 문제는 거의 매년 출제된다.

    시험 꿀팁: '전력량 = 전력 × 시간'이므로 단위도 W × h = Wh가 되는 것으로 외우면 헷갈리지 않는다.

11. 문항 11 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    열의 전달 방법이 아닌 것은?

    1. 복사
    2. 대류
    3. 확산
    4. 전도

    정답과 해설

    정답 3번

    열이 이동하는 방법은 전도·대류·복사 딱 3가지뿐이고, '확산'은 물질이 퍼지는 현상이라 열전달 방법이 아니다.

    풀이

    정답 근거: 열의 전달 방법은 전도(Conduction), 대류(Convection), 복사(Radiation) 세 가지로 분류됩니다.

    확산(Diffusion)은 물질(입자)이 농도차에 의해 퍼지는 현상으로 열전달의 표준 분류에 포함되지 않습니다.

    오답 소거: 복사, 대류, 전도는 모두 실제 열전달 방식입니다.

    핵심 공식: 없음(개념 분류).

    암기팁: '열전달 3가지=전도·대류·복사(확산은 아님)'.

    처음이라면

    뜨거운 라면 국자 손잡이가 뜨거워지는 건 '전도'(고체를 따라 열이 이동), 방에서 난방 바람이 도는 건 '대류'(공기가 움직이며 열을 나름), 햇빛이 그냥 몸을 데우는 건 '복사'(빛처럼 열이 직접 도달)예요.

    이렇게 열이 이동하는 방법은 딱 3가지뿐입니다.

    '확산'(퍼짐)은 향수 냄새가 방 안에 퍼지듯 물질이 퍼지는 현상이지, 열이 이동하는 방법이 아니에요.

    이런 문제가 나오면 → '전도·대류·복사' 3단어만 외우고, 없는 단어(확산)를 골라라!

    한 걸음 더

    열전달 3대 방식: 전도(고체 내부), 대류(유체의 흐름), 복사(전자기파, 매질 불필요).

    확산은 농도차에 의한 물질 이동 현상으로 열전달 분류에 포함되지 않는다.

    오답 소거: ①②④는 모두 표준 열전달 방식이다.

    이 유형 패턴: '열전달 = 전도·대류·복사' 3개 암기, 보기에 없는 제4의 단어가 정답.

    꿀팁: 진공(우주)에서 가능한 건 복사뿐이라는 것도 함께 기억하면 응용문제 대비 가능.

12. 문항 12 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    200[V],60[W] 전등 10개를 20시간 사용하였다면 사용 전력량은 몇 [kWh] 인가?

    1. 24
    2. 12
    3. 1
    4. 11

    정답과 해설

    정답 2번

    전력량은 '전력×개수×시간'으로 구하고, Wh를 1000으로 나누면 kWh가 된다.

    풀이

    정답 근거: 사용 전력량 $W=P\times n\times t=60[\text{W}]\times10\times20[\text{h}]=12,000[\text{Wh}]=12[\text{kWh}]$로 계산된다(정격전압 200V는 소비전력이 이미 주어져 있어 별도 계산에 사용되지 않는다).

    오답 소거: 24[kWh]는 시간이나 개수를 2배로 잘못 적용한 값이고, 1·11[kWh]는 단위 환산(Wh→kWh)이나 곱셈 과정에서 오류가 생긴 값이다.

    핵심 공식: 전력량 $W=P\times n\times t$ (단위: Wh, 1,000Wh=1kWh).

    암기팁: '전력×개수×시간 = 전력량(Wh), 1000으로 나누면 kWh'로 암기한다.

    처음이라면

    집에 있는 전등을 오래 켜 놓으면 전기 요금이 많이 나오죠? 그 '얼마나 전기를 썼는지'가 바로 전력량(사용한 전기의 양)입니다.

    전력량은 간단해요. 전등 1개의 전력(W, 와트) × 전등 개수 × 켜 둔 시간을 곱하면 됩니다.

    전력 × 개수 × 시간 = 60 × 10 × 20

    = 12,000 [Wh]

    여기서 잠깐! Wh(와트시)를 kWh(킬로와트시)로 바꾸려면 1000으로 나눠요. 킬로는 천을 뜻하니까요.

    12,000 ÷ 1000 = 12 [kWh]

    참고로 200V는 함정이에요. 이미 전력(60W)이 정해져 있어서 전압은 계산에 안 씁니다.

    이런 문제가 나오면 → 전력 × 개수 × 시간 구하고, 마지막에 1000으로 나눠서 kWh로 바꾼다!

    한 걸음 더

    전력량 공식: $W = P \times n \times t$ (Wh)

    $W = 60 \times 10 \times 20 = 12{,}000$ [Wh] $= 12$ [kWh]

    200V는 소비전력이 이미 주어져 있어 불필요한 정보(함정)다.

    오답: ①은 개수를 20개로 잘못 계산, ③·④는 곱셈 또는 단위 환산 오류.

    이 유형 패턴: 전력량 문제는 무조건 'W × 개수 × 시간' 후 1000으로 나누기.

    꿀팁: Wh→kWh는 소수점 3칸 왼쪽으로 이동!

13. 문항 13 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    20[˚C]의 물 100[ℓ]를 2시간 동안에 40[˚C]로 올리기 위하여 사용할 전열기의 용량은 약 몇 [kW] 이면 되겠는가?(단, 이 때 전열기의 효율은 60[%]라 한다.)

    1. 1.938[kW]
    2. 3.876[kW]
    3. 1938[kW]
    4. 3876[kW]

    정답과 해설

    정답 1번

    물 가열에 필요한 열량(Q=mcΔT)을 860으로 나눠 kWh를 구하고, 효율 60%를 보정한 뒤 시간(2시간)으로 나누면 전열기 용량이 된다.

    풀이

    물 100[ℓ](=100kg)를 20℃에서 40℃로 올리려면 필요한 열량은 $Q = mc\Delta T = 100\times1\times20 = 2000$[kcal]이다.

    1[kWh] = 860[kcal]이므로 필요한 전기에너지는 $\frac{2000}{860}\approx2.326$[kWh]이고, 효율이 60%이므로 실제 필요한 전력량은 $\frac{2.326}{0.6}\approx3.876$[kWh]이다.

    이를 2시간 동안 사용하므로 전열기 용량은 $P=\frac{3.876}{2}\approx1.938$[kW]가 된다.

    암기팁: "물 가열 문제는 Q=mcΔT(kcal) → 860으로 나눠 kWh 환산 → 효율로 나누고 시간으로 나눈다".

    처음이라면

    전기포트로 물을 데우는 상황을 생각해보세요. 물을 데우려면 열(에너지)이 필요하고, 그 열을 전기로 만들어야 하니까 계산이 몇 단계로 이어집니다.

    ① 필요한 열량 구하기: 물 100L는 100kg이고, 온도를 20℃→40℃로 20℃ 올립니다.

    $Q = 100 \times 1 \times 20 = 2000$ [kcal]

    ② 전기에너지로 바꾸기: 전기 1kWh는 860kcal의 열과 같습니다.

    $2000 \div 860 \approx 2.326$ [kWh]

    ③ 효율 보정(손실 고려): 효율이 60%면 실제로는 더 많은 전기가 필요합니다.

    $2.326 \div 0.6 \approx 3.876$ [kWh]

    ④ 시간으로 나누기: 2시간 동안 쓸 것이므로 시간당 전력을 구합니다.

    $3.876 \div 2 \approx 1.938$ [kW]

    이런 문제가 나오면 → '물 가열 + 시간 + 효율'이 나오면 Q=mcΔT → 860 나누기 → 효율 나누기 → 시간 나누기 순서로 풀자!

    한 걸음 더

    열량: $Q = mc\Delta T = 100 \times 1 \times 20 = 2000$[kcal]

    전력량: $\frac{2000}{860} \approx 2.326$[kWh]

    효율 보정: $\frac{2.326}{0.6} \approx 3.876$[kWh]

    용량: $\frac{3.876}{2} \approx 1.938$[kW] → ①

    오답 ②는 효율 보정 후 시간으로 나누지 않은 값, ④는 나누지 않고 kW로 잘못 표기한 값이다.

    이 유형 패턴: 물 가열 문제는 'mcΔT → 860 나누기 → 효율 나누기 → 시간 나누기' 4단계 고정.

    꿀팁: 계산 결과가 3.876이 나오면 '시간으로 나눴나?'를 반드시 확인하자. kW와 kWh 단위 함정이 자주 나온다.

14. 문항 14 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    다음 중 전력량 1[Wh]와 그 의미가 같은 것은?

    1. 1[C]
    2. 1[J]
    3. 3600[C]
    4. 3600[J]

    정답과 해설

    정답 4번

    1Wh는 1W로 3600초 동안 쓰는 에너지이므로 3600[J]과 같다.

    풀이

    1Wh는 1W로 3600초 동안 쓰는 에너지이므로 3600[J]과 같다.

    풀이

    전력 1W는 1초 동안 1J의 에너지를 쓰는 비율이다. 전력량은 전력에 시간을 곱한 값이다.

    $1\,\mathrm{Wh}=1\,\mathrm{W}\times 3600\,\mathrm{s}$

    $1\,\mathrm{W}\times 3600\,\mathrm{s}=3600\,\mathrm{J}$

    1시간은 3600초이므로 1Wh는 3600J이다.

    나머지 보기

    · 1[C] — 쿨롱은 전하량 단위라 에너지 단위가 아니다.

    · 1[J] — 1W로 1초 쓴 에너지로, 1Wh의 3600분의 1이다.

    · 3600[C] — 수치만 같고 전하량이라 전력량과 단위가 다르다.

    헷갈리는 점

    Wh의 h는 시간이라 초로 바꾸는 3600을 곱해야 J가 된다. 이 곱셈을 빠뜨리면 1[J]로 잘못 읽는다.

    한 걸음 더

    1Wh는 1W로 3600초 동안 쓰는 에너지이므로 3600[J]과 같다.

    $1\,\mathrm{Wh}=1\,\mathrm{W}\times 3600\,\mathrm{s}=3600\,\mathrm{J}$

    Wh의 h는 시간이라 초로 바꾸는 3600을 곱해야 J가 된다.

15. 문항 15 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    어느 가정집에서 220V, 60W 전등 10개를 20시간 사용했을 때 전력량은 kWh은?

    1. 10.5
    2. 12
    3. 13.5
    4. 15

    정답과 해설

    정답 2번

    전등 10개의 합계 전력 0.6kW에 20시간을 곱하므로 전력량은 12kWh이다.

    풀이

    전등 10개의 합계 전력 0.6kW에 20시간을 곱하므로 전력량은 12kWh이다.

    풀이

    $W=Pt$

    전력량은 일정한 전력으로 쓴 시간을 곱한 양이라 이 식을 쓴다.

    전등 10개의 합계 전력을 먼저 구한다.

    $P=60\,\mathrm{W}\times10=600\,\mathrm{W}$

    kWh 단위로 맞추려고 W를 kW로 바꾼다.

    $600\,\mathrm{W}=0.6\,\mathrm{kW}$

    사용 시간 20시간을 곱한다.

    $W=0.6\,\mathrm{kW}\times20\,\mathrm{h}=12\,\mathrm{kWh}$

    나머지 보기

    · 10.5, 13.5, 15 — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    220V는 계산에 쓰이지 않는다. 전등의 정격 전력이 이미 60W로 주어져 있어 전압을 곱하거나 나눌 필요가 없다. W를 kW로 바꾸지 않으면 자릿수가 틀어진다.

    한 걸음 더

    전등 10개의 합계 전력 0.6kW에 20시간을 곱하므로 전력량은 12kWh이다.

    $W=Pt$, 전력량[kWh] = 전력[kW] × 시간[h]

    220V는 계산에 쓰이지 않는다.

16. 문항 16 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    줄(joule)의 법칙에서 발열량 계산식을 옳게 표시한 것은?

    1. H=0.24I2R
    2. H=0.024I2R2
    3. H=0.024I2Rt
    4. H=0.24I2Rt

    정답과 해설

    정답 4번

    줄의 법칙 발열량은 H=0.24I²Rt[cal]로, I의 제곱×저항×시간에 0.24를 곱한 형태다.

    풀이

    정답 근거: 줄의 법칙에 의한 발열량은 $H=0.24I^2Rt[\text{cal}]$로 표현되며, 전류의 제곱, 저항, 시간에 비례하고 $1[\text{J}]=0.24[\text{cal}]$의 환산계수가 곱해진다.

    오답 소거: $R^2$ 형태나 t가 빠진 식은 물리적으로 잘못된 형태이며 전류의 제곱, 저항, 시간이 모두 곱해져야 정확한 발열량 공식이 된다.

    핵심 공식: $H=0.24I^2Rt[\text{cal}]=I^2Rt[\text{J}]$. 암기팁: '전력량(J) → cal 변환은 0.24를 곱한다'로 기억하며 t(시간)를 빠뜨리지 않도록 주의한다.

    처음이라면

    줄의 법칙은 전류가 저항을 지날 때 발생하는 열의 양을 구하는 법칙입니다. 발열량은 전류(I)의 제곱, 저항(R), 시간(t)에 비례합니다.

    기본 공식은 H=I²Rt[J]이고, 이를 칼로리(cal)로 나타내려면 1[J]=0.24[cal]의 환산 관계를 이용해 0.24를 곱합니다. 그래서 H=0.24I²Rt[cal]가 완성된 공식입니다.

    ①은 시간 t가 빠져 있고, 나머지 오답들은 계수를 0.024로 틀리게 쓰거나 저항을 R²로 만든 변형입니다. 계수 0.24와 I²·R·t를 모두 갖춘 ④만 공식 그대로입니다.

    이런 문제가 나오면 → 0.24, I², R, t 네 요소가 모두 들어 있는지만 확인하세요.

    한 걸음 더

    줄의 법칙 H=I²Rt[J]=0.24I²Rt[cal]. cal 환산계수 0.24와 I²·R·t가 모두 갖춰진 선지이다.

    오답은 t 누락, 계수 0.024, R²처럼 공식을 하나씩 변형한 형태다.

    패턴: 계수·지수·누락 항을 하나만 바꿔 선지를 만드는 출제 유형이다.

    꿀팁: '0.24·I²·R·t' 4인자 체크로 즉답.

    • 줄의 법칙 (발열량)
17. 문항 17 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    $1.8[\text{kW}]$의 전열기를 정격 상태에서 20분간 사용하였을 때의 열량은 몇 [kcal]인가?

    1. 430
    2. 520
    3. 610
    4. 1860

    정답과 해설

    정답 2번

    전기 발열량은 H=0.24Pt(cal)로 계산하며, 1kWh는 860kcal에 해당한다.

    풀이

    정답 근거: 발열량 $H=0.24Pt=0.24\times1800\times(20\times60)=518{,}400[\text{cal}]\approx520[\text{kcal}]$이다.

    오답 소거: 430은 1.5kW일 때의 값, 610·1860은 시간·계수 적용 오류이다.

    핵심 공식: $H=0.24Pt[\text{cal}]$ (P[W], t[s]), 또는 $H[\text{kcal}]=860P[\text{kW}]t[\text{h}]$. 암기팁: '전기 1kWh는 열 860kcal'.

    처음이라면

    전열기가 소비한 전력은 모두 열로 바뀝니다. 이때 열량은 줄의 법칙 H=0.24Pt(cal)로 구하며, P는 전력[W], t는 시간[초]입니다.

    먼저 단위를 통일하세요. 1.8kW = 1800W, 20분 = 1200초입니다.

    대입하면 H = 0.24 × 1800 × 1200 = 518,400[cal] = 약 518.4[kcal]이므로 가장 가까운 520[kcal]이 정답입니다.

    오답 중 430은 1.5kW로 잘못 계산한 값이고, 610·1860은 시간 단위나 계수를 잘못 쓴 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → '전기 1kWh = 860kcal'로 검산하세요. 1.8 × (20/60) × 860 ≈ 516 ≈ 520kcal.

    한 걸음 더

    발열량 H=0.24Pt=0.24×1800×1200=518,400cal≈520kcal → ②. 검산: 1.8kW×(1/3)h×860kcal/kWh=516kcal.

    오답 430은 1.5kW 착오, 610·1860은 시간·계수 적용 오류이다.

    전열기 열량 문제는 kW→W, 분→초 단위 변환이 관건인 계산형이다.

    꿀팁: '1kWh = 860kcal' 하나만 외우면 kW×시간[h]×860으로 즉시 답이 나온다.

18. 문항 18 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    500[W] 전열기를 정격 상태에서 30분 동안 사용한 경우의 발열량은?

    1. 216[Kcal]
    2. 432[Kcal]
    3. 580[Kcal]
    4. 650[Kcal]

    정답과 해설

    정답 1번

    전력이 주어진 발열량은 H=0.24Pt, 500W×1800s×0.24=216kcal.

    풀이

    정답 근거: 전력량 $W=Pt=500\text{W}\times(30\times60)\text{s}=900,000$J이며, cal 환산시 $0.24\times900,000=216,000\text{cal}=216$[kcal]이다.

    오답 소거: 432·580·650[kcal]은 시간(초 환산)이나 0.24 계수를 잘못 적용한 값이다.

    핵심 공식: $H[kcal]=0.24Pt\div1000$ (P:전력[W], t:시간[s]).

    암기팁: '전력×시간(초)×0.24÷1000'으로 순서를 고정해 계산한다.

    처음이라면

    이번엔 저항 대신 전력(W)이 주어진 문제입니다. 전력×시간은 전력량(에너지)이므로 발열량은 H[cal] = 0.24 × P × t로 구합니다.

    대입해 봅시다. P=500W, t=30분=1,800초입니다.

    H = 0.24 × 500 × 1,800 = 216,000[cal] = 216[kcal]입니다.

    ②432는 시간을 3,600초로 잡는 등 시간·계수를 잘못 넣은 값이고, 나머지도 같은 원리로 환산 실수에서 나온 오답입니다.

    이런 문제가 나오면 → '전력이 주어지면 0.24Pt, 전류·저항이 주어지면 0.24I²Rt'로 공식을 골라 쓰세요.

    한 걸음 더

    전력형 발열량: H=0.24Pt=0.24×500×1800=216,000cal=216kcal → ①.

    오답은 시간 초 환산(30분=1800s) 실수나 0.24 누락값들이다.

    W가 주어지면 0.24Pt, I·R이 주어지면 0.24I²Rt로 공식을 선택하는 패턴이다.

    꿀팁: 'W×s×0.24÷1000' 순서 고정, 정격이면 P를 그대로 쓴다.

    • 줄의 법칙 (발열량)
19. 문항 19 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    두 금속을 접합하여 이 접합점에 전류를 흘려주면 줄열 외에 그 접점에서 열의 발생 또는 흡수가 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?

    1. 줄 효과
    2. 제어백 효과
    3. 펠티어 효과
    4. 톰슨 효과

    정답과 해설

    정답 3번

    이종 금속 접합점에 전류를 흘리면 발열·흡열이 생기는 것은 펠티어 효과다.

    풀이

    정답 근거: 펠티어 효과(Peltier Effect)는 서로 다른 두 금속(또는 반도체)을 접합하고 전류를 흘리면, 전류 방향에 따라 접합점에서 줄열 외에 추가로 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상이다.

    오답 소거: 줄 효과는 저항에 의한 단순 발열, 제어백 효과(제백 효과)는 온도차로 기전력이 발생하는 현상(펠티어 효과의 역현상), 톰슨 효과는 하나의 금속 도체 내에서 온도차와 전류로 열이 발생·흡수되는 현상으로 각각 다르다.

    핵심 개념: 이종 금속 접합+전류 → 열 발생/흡수 = 펠티어 효과.

    암기팁: '펠티어=냉각/발열 소자 원리'로 암기한다.

    처음이라면

    차량용 소형 냉장고나 반도체 냉각 소자는 전기만 넣으면 한쪽은 차갑고 한쪽은 뜨거워집니다. 그 원리가 바로 펠티어 효과입니다.

    서로 다른 두 금속(또는 반도체)을 접합하고 그 접합점에 전류를 흘려 주면, 줄열(I²R에 의한 발열)과는 별개로 접합점에서 전류 방향에 따라 열이 발생하거나 흡수됩니다. 전류 방향을 바꾸면 발열과 흡열이 서로 맞바뀌는 것도 특징입니다.

    제어백 효과는 반대로 온도차를 주면 접합점에 기전력이 생기는 현상이고, 톰슨 효과는 한 개 도체 안에서 온도 차이와 전류 때문에 열이 발생·흡수되는 현상, 줄 효과는 저항에 의한 단순 발열입니다.

    이런 문제가 나오면 → '이종 금속 접합점 + 전류 = 펠티어'로 바로 연결하세요.

    한 걸음 더

    이종 금속 접합점에 전류를 흘려 줄열 외에 발열·흡열이 일어나면 펠티어 효과.

    제어백은 온도차→기전력(역현상), 톰슨은 단일 도체 내 온도구배+전류에 의한 현상, 줄은 순수 저항 발열로 구분한다.

    열전 3효과(제어백·펠티어·톰슨)를 섞어 놓고 묻는 단골 유형이다.

    꿀팁: '펠티어=전기로 작동되는 냉장고', 제어백은 열전대 온도계로 연상한다.

    • 열전효과
20. 문항 20 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    열량을 표시하는 1칼로리[cal]는 몇 줄[J]인가?

    1. 0.4186[J]
    2. 4.186[J]
    3. 0.24[J]
    4. 1.24[J]

    정답과 해설

    정답 2번

    열의 일당량 관계는 1cal = 4.186J이며, 반대로 1J = 0.24cal이다.

    풀이

    열의 일당량 관계에서 $1\,\mathrm{cal}=4.186\,\mathrm{J}$입니다(줄의 법칙).

    반대로 $1\,\mathrm{J}=0.24\,\mathrm{cal}$이므로 옵션3(0.24)은 단위가 뒤바뀐 오답입니다.

    암기팁: "1칼로리는 약 4.2줄" 로 외우면 편리합니다.

    처음이라면

    칼로리(cal)와 줄(J)은 모두 열량, 즉 열의 양을 나타내는 단위입니다. 예전에는 물 1g의 온도를 1℃ 올리는 열을 1cal로 정의했고, 지금은 SI 단위인 줄(J)을 사용합니다.

    두 단위 사이에는 정해진 환산 관계(열의 일당량)가 있는데, 1cal = 4.186J입니다. 칼로리를 줄로 바꿀 때는 4.186을 곱하면 됩니다.

    ③ 0.24는 반대 방향 값입니다. 1J = 0.24cal이므로 '몇 줄인가?'를 물었을 때 0.24를 고르면 단위가 뒤바뀐 것입니다. 나머지 보기들도 이 관계식에 맞지 않아 틀립니다.

    이런 문제가 나오면 → '1칼로리는 약 4.2줄'로 외워서 환산 방향부터 확인하세요.

    한 걸음 더

    열의 일당량: 1cal = 4.186J이므로 정답은 4.186J

    ③ 0.24는 1J = 0.24cal의 역방향 값으로 단위가 뒤바뀐 함정이고, 나머지도 관계식 불일치로 소거된다.

    이 유형은 단위 환산의 '방향'만 확인시키는 패턴이다.

    꿀팁: 'cal→J는 ×4.186, J→cal은 ×0.24'로 방향을 짝지어 외우라.

    • 줄의 법칙 (발열량)
21. 문항 21 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    전기회로에서 저항 R[Ω ]에 전류 I[A]를 T(S)초 동안 흐를 때 그 도체에 발생하는 열을 무엇이라 하는가?

    1. 옴(Ohm) 열
    2. 패러데이(Faraday) 열
    3. 볼타(Volta) 열
    4. 줄(Joule) 열

    정답과 해설

    정답 4번

    저항에 전류가 흐를 때 발생하는 열은 줄(Joule)열이며 H=I²Rt[J]이다.

    풀이

    저항 $R$에 전류 $I$가 $t$초 동안 흐를 때 발생하는 열을 줄열(Joule熱)이라 하며, 줄의 법칙에 의해 $H=I^2Rt$[J] (또는 $0.24I^2Rt$[cal])로 계산됩니다.

    옴의 법칙은 전압-전류-저항의 관계식이고, 패러데이·볼타는 전기화학 관련 법칙이므로 열 발생과는 직접 관련이 없습니다.

    암기포인트: 전류의 열작용 = 줄열, 공식 $H=I^2Rt$.

    처음이라면

    전기다리미나 전기난로처럼 저항에 전류가 흐르면 열이 납니다. 이렇게 전류의 열작용으로 발생하는 열을 발견자의 이름을 딴 '줄열(Joule熱)'이라 부릅니다.

    발생량은 줄의 법칙으로 구합니다. H=I²Rt[J], 즉 전류의 제곱×저항×시간입니다. 전류가 2배가 되면 열은 4배가 된다는 점이 핵심입니다.

    나머지 보기는 이름만 비슷할 뿐 열과는 직접 관련이 없습니다. 옴(Ohm)은 V=IR 관계식의 사람, 패러데이(Faraday)는 전자기유도·전기분해, 볼타(Volta)는 전지 발명가입니다.

    이런 문제가 나오면 → '전류의 열작용=줄열, H=I²Rt'로 바로 답하세요.

    한 걸음 더

    저항에서 I²Rt로 발생하는 열은 줄의 법칙이며, 그 열을 줄열이라 한다.

    옴=V=IR 법칙, 패러데이=전자기유도·전기분해, 볼타=전지 발명가라는 인명 매칭만 알면 소거는 쉽다.

    패턴: '전류의 열작용'이라는 문구가 나오면 무조건 줄열을 가리킨다고 보면 된다.

    꿀팁: 줄열의 '줄'과 공식 단위 [J]를 연결해 H=I²Rt[J]로 하나로 외우면 절대 잊지 않는다.

    • 줄의 법칙 (발열량)
22. 문항 22 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    100[V], 500[W] 전열기를 80[V]로 사용하면 소비전력[W]은?

    1. 500
    2. 450
    3. 400
    4. 320

    정답과 해설

    정답 4번

    저항이 일정하면 소비전력은 전압의 제곱에 비례: 500×(80/100)²=320[W].

    풀이

    전열기의 저항은 정격 조건(100V, 500W)에서 $R = \frac{V^2}{P} = \frac{100^2}{500} = 20\,\Omega$으로 일정하다(저항 소자는 전압이 바뀌어도 저항값이 변하지 않는다고 가정).

    전압을 80V로 낮추면 소비전력은 $P' = \frac{V'^2}{R} = \frac{80^2}{20} = \frac{6400}{20} = 320\,\text{W}$가 된다.

    전력은 전압의 제곱에 비례하므로 전압이 80%로 줄면 전력은 $0.8^2=0.64$배(64%)로 줄어드는 것으로도 검산 가능($500\times0.64=320$).

    정답은 ④ 320W.

    처음이라면

    전열기는 저항 소자라서 전압이 바뀌어도 저항값 자체는 그대로라고 봅니다.

    먼저 정격 조건에서 저항을 구합니다. R = V²/P = 100²/500 = 20[Ω]입니다.

    이어서 80V를 걸었을 때 소비전력은 P = V²/R = 80²/20 = 320[W]입니다.

    검산도 가능합니다. 전압이 80/100=0.8배가 되면 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 0.8²=0.64배, 즉 500×0.64=320W로 같습니다.

    이런 문제가 나오면 → R=V²/P로 저항을 먼저 구한 뒤 P=V²/R을 대입하거나, (전압비)²을 곱해 계산하세요.

    한 걸음 더

    P=V²/R에서 전압이 0.8배면 전력은 (0.8)²=0.64배 → 500×0.64=320W (④)

    전압에 단순 비례시키면 400W가 나와 오답이 되기 쉽다.

    정격에서 구한 저항(20Ω)은 고정이고, 전력은 전압의 제곱에 비례한다는 게 이 유형의 패턴이다.

    꿀팁: '전압 제곱' — 전압이 n배면 전력은 n²배.

23. 문항 23 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    납 또는 납과 주석의 합금선, 또는 판상의 가용체를 구리제의 단자편에 납땜한 퓨즈(fuse)는?

    1. 실퓨즈
    2. 판형퓨즈
    3. 훅퓨즈
    4. 플러그퓨즈

    정답과 해설

    정답 3번

    납·납주석 합금의 가용체를 구리제 단자편에 납땜한 퓨즈는 훅퓨즈이다(훅 = 구리 단자 납땜).

    풀이

    훅퓨즈는 납 또는 납과 주석의 합금선이나 판상의 가용체(퓨즈 엘리먼트)를 구리로 만든 단자편(고리 모양, 훅 형태)에 납땜하여 만든 퓨즈이다.

    과전류가 흐르면 가용체가 녹아 끊어지면서 회로를 차단하는 원리로 동작한다.

    따라서 정답은 ③ 훅퓨즈.

    ①실퓨즈는 실 형태의 가용체, ②판형퓨즈는 판 형태 그대로 사용, ④플러그퓨즈는 나사식 플러그 형태로 서로 다른 구조이다.

    암기: "훅퓨즈=구리 단자편에 납땜한 가용체 퓨즈".

    처음이라면

    퓨즈는 과전류가 흐르면 스스로 녹아 끊어져 회로를 지키는 부품입니다. 이때 녹는 부분을 '가용체'라고 하는데, 가용체를 어떤 받침(단자편)에 고정하느냐에 따라 퓨즈 이름이 달라집니다.

    문제 설명처럼 납 또는 납+주석 합금으로 만든 선·판 모양의 가용체를 '구리로 만든 단자편'에 납땜해 고정한 것이 바로 훅퓨즈입니다. 배전선로에서 고리 모양 단자에 걸어 쓰는 퓨즈라고 기억하면 쉽습니다.

    이름으로 구분하면 ① 실퓨즈는 실처럼 가는 선을 그대로 쓰는 것이고, ② 판형퓨즈는 판 모양 가용체를 그대로 쓰는 것이라 '구리 단자편에 납땜'이라는 핵심 문구와 맞지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '구리 단자편 + 납땜' 문구가 보이면 훅퓨즈로 확정하자.

    한 걸음 더

    납·납주석 합금의 가용체(선 또는 판)를 구리제 단자편에 납땜한 퓨즈 = 훅퓨즈 → ③

    ①실퓨즈(실 모양 그대로), ②판형퓨즈(판 모양 그대로), ④플러그퓨즈(나사식 플러그)는 단자편 납땜 구조가 아니라 소거.

    패턴: 퓨즈 명칭 문제는 '가용체 형태 + 지지 방식' 키워드 매칭으로 출제된다.

    꿀팁: '훅 = 구리 단자에 납땜' — 키워드만 잡으면 즉답.

24. 문항 24 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    20[℃]의 물 200[ℓ]를 2시간 동안에 40[℃] 올리기 위하여 써야할 전열기의 용량은 몇[㎾]이면 되겠는가? (단, 이 때 전열기의 효율은 60[%]라 한다.)

    1. 약 3.858
    2. 약 3.900
    3. 약 3858
    4. 약 3900

    정답과 해설

    정답 1번

    전열기 용량 P=cmΔT/(860·t·η)[kW]로 구하며, 핵심 환산은 전기 1kWh = 860kcal이다.

    풀이

    물을 데우는 데 필요한 열량은 $Q=cm\Delta T=1\times200\times20=4000[\text{kcal}]$이다.

    전열기 효율이 60%이므로 실제 필요한 전기에너지는 $\frac{4000}{0.6}[\text{kcal}]$에 해당하며, 전력[kW]으로 환산하는 공식은 $P=\frac{cm\Delta T}{860\,t\,\eta}$ (t는 시간[h], 860은 1kWh=860kcal)이다.

    $P=\frac{1\times200\times20}{860\times2\times0.6}=\frac{4000}{1032}\approx3.88[\text{kW}]$로 약 3.858~3.9kW 범위의 근사값이 된다.

    핵심 공식: $P[\text{kW}]=\frac{cm\Delta T}{860\,t\,\eta}$. 암기팁: "물 데우기 문제는 860(1kWh=860kcal)으로 나누고 효율로 또 나눈다".

    처음이라면

    물을 데우는 전열기 용량은 '필요한 열량 ÷ (860 × 시간 × 효율)' 공식으로 구합니다. 860은 전기에너지 1kWh가 약 860kcal의 열에 해당한다는 환산 숫자입니다.

    먼저 필요한 열량은 Q = cmΔT입니다. 물 200ℓ는 약 200kg이고(비열 c = 1 kcal/kg·℃), 20℃에서 40℃까지 올리므로 ΔT = 20℃입니다. 따라서 Q = 1 × 200 × 20 = 4000 kcal입니다.

    전열기 용량 P = cmΔT ÷ (860 × t × η) = 4000 ÷ (860 × 2 × 0.6)로 약 3.88kW가 되어, 제시된 약 3.858kW가 바로 이 값에 해당하는 선지입니다. ③·④처럼 3858, 3900 같은 큰 수가 나오면 [kW]를 [W]로 착각한 것입니다.

    이런 문제가 나오면 → Q = cmΔT를 구한 뒤 '860 × 시간[h] × 효율'로 나누는 공식 하나로 끝냅니다.

    한 걸음 더

    P[kW] = cmΔT/(860·t·η) = (1×200×20)/(860×2×0.6) ≈ 3.9kW급의 값

    ΔT = 40−20 = 20℃, 200ℓ = 200kg을 대입한 것이고, ③④는 kW를 W로 착각한 1000배 오답이다.

    물 데우기 전열 문제는 '열량 계산 → 860 환산 → 효율 나누기'의 3단계 고정 패턴이다.

    꿀팁: 'cmΔT를 860·t·η로 나눈다' — 860은 1kWh = 860kcal.

    • 줄의 법칙 (발열량)
25. 문항 25 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    900[w]의 전열기를 10시간 연속 사용 했을 때의 발열량은 몇[Kwh]인가?

    1. 0.9[Kwh]
    2. 4.5[Kwh]
    3. 9[Kwh]
    4. 90[Kwh]

    정답과 해설

    정답 3번

    전력량은 W=P×t로 구하며, 900W=0.9kW에 10h를 곱하면 9kWh가 된다.

    풀이

    정답은 ③ 9[Kwh]입니다.

    전열기의 발열량(전력량)은 $W = P \times t$로 구합니다.

    $W = 900\text{W} \times 10\text{h} = 9000\text{Wh} = 9\text{kWh}$. 암기팁: 단위를 kWh로 바꿀 때는 Wh를 1000으로 나누는 것을 잊지 마세요(900W=0.9kW이므로 0.9kW×10h=9kWh).

    처음이라면

    전열기의 발열량은 곧 소비한 전력량(전기 에너지의 양)을 뜻합니다.

    공식은 W = P × t(전력×시간)입니다. P=900W, t=10h를 대입하면 W = 900 × 10 = 9000[Wh]가 됩니다.

    문제가 요구하는 단위는 kWh이므로 1000으로 나누어 9000 ÷ 1000 = 9[kWh]입니다. 처음부터 900W = 0.9kW로 바꿔 0.9 × 10 = 9kWh로 계산해도 같은 답이 나옵니다.

    ④ 90은 kWh 환산을 빠뜨린 실수이고, ① 0.9는 시간을 곱하지 않은 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → 반드시 W를 kW(÷1000)로 고친 뒤 시간을 곱하세요.

    한 걸음 더

    W = P × t = 0.9kW × 10h = 9kWh → ③

    ④ 90은 Wh→kWh 환산 누락, ① 0.9는 시간 미적용의 대표 오답이다.

    이 유형은 단위 환산 실수를 노리는 문제로, kWh로 답을 물으면 항상 1000으로 나눈다.

    꿀팁: '와트에 시간 곱하고 천으로 나눈다'로 처리 순서를 외운다.

26. 문항 26 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    단상 100[V]에서 100[W]의 전력을 소비하는 전열기의 전압을 10[%] 증가하면 소비전력은 몇 [W]인가?

    1. 110
    2. 121
    3. 90
    4. 142

    정답과 해설

    정답 2번

    전열기의 저항은 그대로이고 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 소비전력은 121W이다.

    풀이

    전열기의 저항은 그대로이고 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 소비전력은 121W이다.

    풀이

    전열기의 소비전력은 전압의 제곱을 저항으로 나눈 값이다.

    $P=\dfrac{V^2}{R}$

    전압을 바꿔도 전열기의 저항은 변하지 않으므로, 저항을 먼저 구해 두고 새 전압을 넣는다.

    $R=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{100}=100\,\Omega$

    $V'=100\times1.1=110\,\mathrm{V}$

    $P'=\dfrac{V'^2}{R}=\dfrac{110^2}{100}=121\,\mathrm{W}$

    나머지 보기

    · 110W — 전력도 전압처럼 10%만 늘었다고 본 값이다.

    · 90W — 10% 감소로 읽고 전력에 비례시킨 값이다.

    · 142W — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    전력은 전압에 비례하지 않고 전압의 제곱에 비례한다. 전압이 10% 오르면 전력은 $1.1^2=1.21$배로 21% 늘어난다.

    한 걸음 더

    전열기의 저항은 그대로이고 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 소비전력은 121W이다.

    $P=\dfrac{V^2}{R}$, 저항이 일정하면 $P\propto V^2$ ($1.1^2=1.21$배)

    전력은 전압에 비례하지 않고 전압의 제곱에 비례한다.

27. 문항 27 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    전력 1[kW], 효율 80[%]의 전열기를 이용하여 20[℃]의 물 200[L]를 70[℃]까지 올리는 데 요하는 시간[min]은 약 얼마인가?

    1. 14.5
    2. 145.3
    3. 872.1
    4. 1410.5

    정답과 해설

    정답 3번

    필요 열량 10000kcal를 시간당 688kcal로 나누면 약 14.5시간이고, 여기에 60을 곱해 약 872.1분이다.

    풀이

    필요 열량 10000kcal를 시간당 688kcal로 나누면 약 14.5시간이고, 여기에 60을 곱해 약 872.1분이다.

    풀이

    물을 데우는 데 필요한 열량은 질량과 비열과 올라간 온도차의 곱이다. 물 200L는 약 200kg이고 1kg을 1℃ 올리는 데 1kcal가 든다.

    $Q=mc\Delta t$

    $Q=200\times1\times(70-20)=10000\,\mathrm{kcal}$

    전열기 1kW는 1시간에 860kcal를 낸다. 효율이 80[%]이므로 물에 전해지는 열은 그중 80[%]이다.

    $860\times0.8=688\,\mathrm{kcal/h}$

    $t=\dfrac{10000}{688}\approx14.535\,\mathrm{h}$

    $14.535\times60\approx872.1\,\mathrm{min}$

    나머지 보기

    · 14.5 — 10000을 688로 나눈 뒤 분으로 바꾸지 않은 시간 단위 값이다.

    · 145.3, 1410.5 — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    10000을 688로 나눈 값은 시간 단위다. 여기에 60을 곱해야 분이 되고, 중간 값을 14.53으로 미리 반올림하면 60을 곱했을 때 871.8이 나와 어긋난다.

    한 걸음 더

    필요 열량 10000kcal를 시간당 688kcal로 나누면 약 14.5시간이고, 여기에 60을 곱해 약 872.1분이다.

    필요 열량 Q=mcΔt[kcal], 시간당 발열=860×효율[kcal/h], 시간[h]=Q÷시간당 발열, 분=시간×60

    10000을 688로 나눈 값은 시간 단위다.

28. 문항 28 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    1[kW]의 전열기를 사용하여 10[℃], 50[L]의 물을 46[℃]로 올리는데 3시간이 걸렸다면 효율은 몇[%]인가?

    1. 약 65[%]
    2. 약 70[%]
    3. 약 75[%]
    4. 약 80[%]

    정답과 해설

    정답 2번

    물이 얻은 열량 1800kcal를 공급한 열량 2580kcal로 나눈 값이라 효율은 약 70%이다.

    풀이

    물이 얻은 열량 1800kcal를 공급한 열량 2580kcal로 나눈 값이라 효율은 약 70%이다.

    풀이

    $\eta=\dfrac{mc\Delta t}{860\,Pt}\times100$

    효율은 물이 얻은 열량을 전열기가 낸 열량으로 나눈 비이기 때문이다. 물 50L는 50kg이고 비열은 $1\,\mathrm{kcal/kg\cdot℃}$이다.

    $Q_{물}=50\times1\times(46-10)=1800\,\mathrm{kcal}$

    $W=1\,\mathrm{kW}\times3\,\mathrm{h}=3\,\mathrm{kWh}$

    $Q_{전}=3\times860=2580\,\mathrm{kcal}$

    $\eta=\dfrac{1800}{2580}\times100\approx69.8\,\%$

    나머지 보기

    · 약 65[%], 약 75[%], 약 80[%] — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    전열기 용량 1kW를 그대로 쓰지 않고 3시간을 곱한 3kWh를 860kcal/kWh로 환산해야 한다. 열량 단위가 kcal와 kWh로 섞여 있어 단위를 하나로 맞추지 않으면 비가 틀어진다.

    한 걸음 더

    물이 얻은 열량 1800kcal를 공급한 열량 2580kcal로 나눈 값이라 효율은 약 70%이다.

    $\eta=\dfrac{mc\Delta t}{860\,Pt}\times100$, $1\,\mathrm{kWh}=860\,\mathrm{kcal}$

    전열기 용량 1kW를 그대로 쓰지 않고 3시간을 곱한 3kWh를 860kcal/kWh로 환산해야 한다.

29. 문항 29 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    100V에서 500W를 소비하는 전열기가 있다. 이 전열기에 90V의 전압을 인가했을 때 소비되는 전력[W]은?

    1. 81
    2. 90
    3. 405
    4. 450

    정답과 해설

    정답 3번

    저항이 20Ω으로 일정해 90V에서는 전력이 405W로 줄어든다.

    풀이

    저항이 20Ω으로 일정해 90V에서는 전력이 405W로 줄어든다.

    풀이

    전력과 전압, 저항의 관계식은 다음과 같다.

    $P=\dfrac{V^2}{R}$

    전열기의 저항은 가하는 전압이 달라져도 변하지 않는다. 그래서 100V, 500W에서 저항을 먼저 구하고 90V에 다시 대입한다.

    $R=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{500}=20\,\Omega$

    $P'=\dfrac{V'^2}{R}=\dfrac{90^2}{20}=\dfrac{8100}{20}=405\,\mathrm{W}$

    나머지 보기

    · 450W — 전력이 전압에 비례한다고 보고 500W의 90%를 취한 값이다.

    · 81W, 90W — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    전압이 10% 내려가면 전력은 10%가 아니라 제곱비인 $0.9^2=0.81$배로 줄어든다. 저항이 일정할 때 전력은 전압의 제곱에 비례한다.

    한 걸음 더

    저항이 20Ω으로 일정해 90V에서는 전력이 405W로 줄어든다.

    $P=\dfrac{V^2}{R}$ — 저항이 일정하면 전력은 전압의 제곱에 비례

    전압이 10% 내려가면 전력은 10%가 아니라 제곱비인 $0.9^2=0.81$배로 줄어든다.

30. 문항 30 전기이론 · 전류의 열작용과 화학작용

    500[W] 전열기를 5분간 사용하면 20[℃]의 물 1[kg]을 약 몇 [℃]로 올릴 수 있는가?

    1. 36
    2. 46
    3. 56
    4. 66

    정답과 해설

    정답 3번

    전열기가 5분간 내는 열로 물 1kg이 약 36℃ 오르므로 처음 20℃에 더하면 약 56℃이다.

    풀이

    전열기가 5분간 내는 열로 물 1kg이 약 36℃ 오르므로 처음 20℃에 더하면 약 56℃이다.

    풀이

    전열기가 낸 전력량이 모두 열로 바뀌어 물에 전달된다. 먼저 5분 동안의 열량을 구한다.

    $Q=Pt=500\times300=150000\,\mathrm{J}=150\,\mathrm{kJ}$

    물 1kg을 1℃ 올리는 데 4.186kJ이 필요하므로 오른 온도는 열량을 질량과 비열의 곱으로 나누어 구한다.

    $\Delta t=\dfrac{Q}{mc}=\dfrac{150}{1\times4.186}\approx35.8\,℃$

    구한 값은 오른 온도이므로 처음 온도 20℃에 더한다.

    $t=20+35.8\approx56\,℃$

    나머지 보기

    · 36℃ — 오른 온도만 구한 값이다. 처음 20℃를 더하지 않았다.

    · 46℃, 66℃ — 위 계산으로는 나오지 않는 값이다.

    헷갈리는 점

    열량 식에서 나오는 값은 나중 온도가 아니라 오른 온도이다. 처음 온도를 더해야 물의 최종 온도가 된다.

    한 걸음 더

    전열기가 5분간 내는 열로 물 1kg이 약 36℃ 오르므로 처음 20℃에 더하면 약 56℃이다.

    $Q=Pt$, $Q=mc\Delta t$ (물 $c=4.186\,\mathrm{kJ/kg\cdot℃}$), 나중 온도 = 처음 온도 + $\Delta t$

    열량 식에서 나오는 값은 나중 온도가 아니라 오른 온도이다.

나머지 6문항은 모의고사에서 풀 수 있다.