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중학교 2학년 (13-14세)

전력과 전력량

Electric Power & Energy

전기 기구 뒷면에 적힌 '220 V 60 W'에서 60 W가 전력이에요. 1초 동안 전기 에너지를 얼마나 쓰는지를 나타내는 값이라, 같은 종류의 전구라면 W가 큰 쪽이 더 밝아요. 전력은 전압과 전류의 곱 P = VI로 구하므로, 위 그림에서 전압이나 전류를 올리면 전구가 그만큼 밝아져요. 한 달 전기 요금을 정하는 것은 전력이 아니라 전력량으로, 전력에 사용 시간을 곱한 값이에요. 아래 그래프에서 전력을 높이로, 시간을 너비로 잡으면 사각형의 넓이가 바로 전력량이 돼요.

1초 동안 쓰는 전기 에너지

💡 전력은 전기 에너지를 쓰는 빠르기
①전력은 1초 동안 소비하는 전기 에너지의 양이고, 단위는 W(와트)다. 1 W는 1초에 1 J을 쓰는 빠르기다
②같은 종류의 전구라면 60 W보다 100 W가 더 밝다
③전압이 같으면 전류가 클수록, 전류가 같으면 전압이 클수록 전력이 크다
④LED 전구는 같은 밝기를 훨씬 작은 전력으로 내므로 W만 보고 밝기를 비교할 수는 없다

전력과 전구의 밝기

10V
3A
전력 구하기
P = V × I
전력(W) = 전압(V) × 전류(A). 220 V에서 0.5 A가 흐르면 110 W다
옴의 법칙과 함께 쓰기
P = I²R = V²/R
V = IR을 대입하면 전류와 저항, 또는 전압과 저항만으로도 전력을 구할 수 있다

전력량은 사용한 에너지의 총량

60W
5h
전력량 구하기
W = P × t = V × I × t
전력량(Wh) = 전력(W) × 시간(h). 시간을 초로 쓰면 단위가 J이 된다
💡 전기 요금의 단위 kWh
①1 kWh = 1,000 Wh로, 전기 요금을 매기는 기본 단위다
②1,000 W 전기 난로를 1시간 켜거나 100 W 기구를 10시간 켜면 똑같이 1 kWh다
③전기 요금 고지서의 '사용량'이 한 달 동안 쓴 kWh다
④전력이 작은 기구라도 오래 켜 두면 전력량이 커진다

전기 에너지와 열

에너지 단위 바꾸기
1 Wh = 3,600 J, 1 cal ≈ 4.2 J
1 W를 1시간(3,600초) 쓰면 3,600 J이다. 전기 에너지가 열로 바뀌었을 때는 cal로 나타내기도 한다
전류가 만드는 열
Q = 0.24 × I² × R × t
저항에 전류가 흐르면 전기 에너지가 열로 바뀐다. 이때 생기는 열량(cal)으로, 전기 난로와 전기밥솥이 이 원리를 쓴다

총정리

전력과 전력량
P = VI, W = Pt = VIt
전력은 1초 동안 쓰는 에너지, 전력량은 그동안 쓴 에너지를 모두 더한 값이다
🎯 시험에서 자주 묻는 것
①전력 P = VI, 단위 W. 옴의 법칙을 쓰면 P = I²R = V²/R
②전력량 W = Pt, 단위 Wh·kWh·J(1 Wh = 3,600 J)
③같은 종류의 전구는 전력이 클수록 밝다
④전기 요금은 전력이 아니라 전력량(kWh)으로 매긴다
⑤전력이 같아도 사용 시간이 길면 전력량이 커진다

예제와 단원평가

예제 1
220 V 전원에 연결했더니 2 A의 전류가 흐르는 전기 기구가 있다. 이 기구의 소비 전력은 몇 W인가?
1
전력은 전압과 전류의 곱이다(P = V × I).
2
P = 220 V × 2 A = 440 W이다.
▸ 440 W
이 기구를 1시간 쓰면 전력량은 440 Wh = 0.44 kWh이다.
예제 2
1,000 W 전기 난로를 2시간 동안 켜 두었다. 소비한 전력량은 몇 kWh인가?
1
전력량은 전력과 사용 시간의 곱이다(W = P × t).
2
1,000 W × 2 h = 2,000 Wh이고, 1 kWh = 1,000 Wh이므로 2 kWh이다.
▸ 2 kWh
위 그래프에서 전력과 시간을 바꾸어 보면, 높이와 너비가 달라도 넓이(전력량)가 같은 경우를 만들 수 있다.
단원평가 유형
전력과 전력량에 대한 설명으로 옳은 것은?
①전력은 P = V ÷ I로 구한다
②전력량은 전력과 사용 시간의 곱이다
③와트(W)가 작을수록 전구가 더 밝다
④1 kWh는 100 Wh이다
⑤전력의 단위는 V(볼트)이다
▸ ② 전력량은 전력과 사용 시간의 곱이다
1
전력량은 W = P × t로, 전력에 사용 시간을 곱해 구한다.
2
전력은 P = V × I이고(①), 와트가 클수록 더 밝으며(③), 1 kWh = 1,000 Wh이고(④), 전력의 단위는 W(와트)이다(⑤).
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