전기 포텐셜이란 무엇인가요

마찬가지로, 두 점 사이의 전위 차는 단위 양전하를 한 점에서 다른 점으로 이동시키기 위해 필요한 작업량으로 정의됩니다.
물체가 전하를 가질 때, 그 물체는 반대 전하를 가진 물체를 끌어당길 수 있고 같은 전하를 가진 물체를 반발시킬 수 있습니다. 즉, 전하를 가진 물체는 일할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것을 의미합니다. 이러한 전하를 가진 물체의 일할 수 있는 능력은 전기 전위로 정의됩니다.

두 전하를 가진 물체가 전도체로 연결되면, 전자는 낮은 전위를 가진 물체에서 높은 전위를 가진 물체로 흐르기 시작합니다. 즉, 전류는 높은 전위를 가진 물체에서 낮은 전위를 가진 물체로 흐르게 됩니다. 이는 물체의 전위 차와 연결된 전도체의 저항에 따라 달라집니다.

따라서, 전기 전위는 해당 물체의 전하 상태를 결정하며, 이 상태에 따라 다른 물체로부터 전하를 받아들이거나 주게 됩니다.
전기 전위는 전기 수준으로 분류되며, 두 수준 간의 차이가 있으면 그들 사이에서 전류가 흐릅니다. 이 수준은 기준 영 수준에서 측정되어야 합니다. 지구 전위는 영 수준으로 취급되며, 지구 전위보다 높은 전기 전위는 양의 전위이고, 지구 전위보다 낮은 전기 전위는 음의 전위입니다.

전기 전위의 단위는 볼트입니다. 단위 전하를 한 점에서 다른 점으로 이동시키기 위해 1 줄루의 작업이 수행되면, 해당 점들 사이의 전위 차는 1 볼트라고 말합니다. 따라서 다음과 같이 말할 수 있습니다.

한 점의 전기 전위가 5 볼트일 때, 무한대에서 그 점까지 1 쿨롱의 전하를 이동시키기 위해 5 줄루의 작업이 필요하다고 말할 수 있습니다.
한 점의 전위가 5 볼트이고 다른 점의 전위가 8 볼트일 때, 첫 번째 점에서 두 번째 점으로 1 쿨롱을 이동시키기 위해 8 - 5 또는 3 줄루의 작업이 필요합니다.

점 전하에 의한 한 점의 전위

공간에 +Q의 양전하를 가정해 보겠습니다. +Q로부터 x 거리에 있는 점을 상상해 보겠습니다. 이제 그 점에 단위 양전하를 배치하겠습니다. 쿨롱의 법칙에 따르면, 단위 양전하는 다음과 같은 힘을 경험하게 됩니다.

이제, 이 단위 양전하를 Q에 더 가까운 방향으로 dx만큼 이동시켜 보겠습니다.

이 움직임 동안 필드에 대한 작업은 다음과 같습니다.

따라서, 무한대에서 거리 x까지 단위 양전하를 가져오기 위한 총 작업량은 다음과 같습니다.

정의에 따르면, 이것이 +Q에 의해 발생한 점의 전기 전위입니다. 따라서 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

두 점 사이의 전위 차

+Q로부터 d₁ 미터와 d₂ 미터 거리에 있는 두 점을 고려해 보겠습니다.
d₁ 미터 떨어진 점에서 +Q의 전기 전위는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

d₂ 미터 떨어진 점에서 +Q의 전기 전위는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

따라서, 이 두 점 사이의 전위 차는 다음과 같습니다.

출처: Electrical4u.

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