전기기능사 전기이론 · 전기장과 전위

Electric Field & Potential

전기장은 전하 주변에 힘이 작용하는 공간이고, 전위는 그 높이 차예요. 평행판 전기장과 전압 관계를 한 그림으로 묶으면 직관이 잡혀요. 전계·전위 단위와 방향 약속이 이후 회로 학습의 바탕이 돼요. 전기장·전위 그림에서 힘과 전압의 연결이 보여요.

전기장이란?

💡 전기장 = 전하가 힘을 느끼는 공간

①자석 주위에 철가루를 뿌리면 패턴이 보이듯

②전하 주위에도 보이지 않는 "힘의 영역"이 있어요

③이 영역에 다른 전하를 놓으면 → 힘을 받음

④이 힘의 영역을 "전기장"이라 합니다

전기장의 세기

E = Fq = Vd

E: 전기장[V/m], F: 힘[N], q: 전하[C], V: 전압[V], d: 거리[m]

평행판 사이 전기장

전압 V50 V

이 그림 d=10 m 가정. E = V/d = 50/10 = 5.0 V/m

💡 전기장의 특징

①(+)극판에서 (-)극판 방향으로 향함

②평행판 사이에서는 균일(일정)한 전기장

③전압이 높을수록 전기장이 강함

④초록 점선 = 등전위선 (같은 전압인 곳을 연결)

전위(전압)란?

🏔️ 전위 = 전기적 높이

①물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯

②전기도 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐릅니다

③전위차(전압) = 두 지점의 전위 차이

④비유: 산꼭대기(높은 전위) → 골짜기(낮은 전위)로 물이 흐름

전위와 에너지

V = WQ

V: 전위[V], W: 에너지[J], Q: 전하[C]

🔑 등전위면이란?

①같은 전위(전압)인 점들을 연결한 면

②등전위면 위에서 전하를 움직여도 일(에너지) 불필요

③전기장은 등전위면에 항상 수직

④비유: 평지에서 걸으면 힘 안 듦 = 같은 높이(같은 전위)

총정리

전기장의 세기

E = Vd

전압 ÷ 거리 = 전기장

전기장과 힘

E = Fq

전하 1C이 받는 힘

전위(전압)

V = WQ

전하 1C당 에너지

🎯 시험 포인트

①E = V/d: 평행판 전기장 (가장 자주 출제)

②전기장 방향: (+) → (−)

③등전위면은 전기장에 수직

④전위 = 전기적 높이 (물 높이 비유)

⑤단위: E는 [V/m], V는 [V]