소방설비산업기사(전기) 전압과 전류 — 정의·위상·유도 법칙

전류는 단위 시간에 지나간 전하량이다. 3초 동안 30C이 지나면 30÷3으로 10A다. 단면적 5cm²는 전류 정의식에 들어가지 않으므로 계산에서 빼야 한다. 단면적은 전류밀도를 구할 때만 쓴다.

저항은 전압과 전류의 비로 정해진다. 전압을 3배로 하고 전류를 1.5배로 늘리려면 저항은 3÷1.5로 2배가 되어야 한다.

전지에는 내부저항이 있어 단자전압이 기전력보다 낮아진다. 기전력 1.5V, 내부저항 0.5Ω인 전지에 2.5Ω을 연결하면 전류는 1.5÷3으로 0.5A이고, 단자전압은 0.5×2.5로 1.25V다. 기전력에서 내부 강하 0.25V를 뺀 값과 같다.

교류에서는 소자에 따라 전류와 전압의 앞뒤가 달라진다. 전류가 전압보다 90도 뒤지는 회로는 코일이 있는 유도성 회로다. 용량성 회로는 반대로 전류가 앞선다.

직렬공진은 코일의 리액턴스와 콘덴서의 리액턴스가 같아지는 상태다. 이때 합성 리액턴스가 0이 되어 임피던스는 저항만 남아 가장 작아지고, 전류는 가장 커진다. 전압과 전류의 위상도 같아진다. 임피던스가 최대가 된다고 보면 공진의 방향을 뒤집은 것이다.

전자기 유도와 전류의 자기 작용은 성격이 다르다. 패러데이는 유도 기전력의 크기를, 렌츠는 유도 전류의 방향을, 노이만은 유도 기전력을 식으로 나타낸다. 암페어의 오른나사 법칙은 전류가 만드는 자기장의 방향을 정하는 규칙이므로 유도 법칙 무리에 들지 않는다.

콘덴서에 쌓이는 에너지는 전기용량과 전압의 제곱에 비례한다. 2㎌를 3000V로 충전하면 ½×2×10⁻⁶×3000²으로 9J이다. 마이크로 단위를 패럿으로 바꾸는 것과 제곱, ½을 빠뜨리지 않는 것이 계산의 갈림길이다.

코일에 전류가 변하면 자기 유도 기전력이 생긴다. 60mH 코일에 10초 동안 5A가 변하면 0.06×0.5로 0.03V, 즉 30mV다. 밀리 단위를 헨리로 바꾸고 시간으로 나누는 순서를 지킨다.

전력량은 전압과 전류, 시간을 곱한다. 100V에서 50A가 6분 흐르면 시간을 360초로 바꾸어 100×50×360으로 1.8×10⁶J이다. 분을 초로 바꾸지 않으면 자릿수가 어긋난다.

전류가 흐르는 도선 주위에 자기장이 생기는 것과, 자속이 변할 때 기전력이 생기는 것은 서로 다른 현상이다. 문제에서 법칙의 이름을 나열하면 어느 쪽 무리인지부터 가른다.