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송전과 전력 |
ㅇ 송전 ; 전기를 보내는 일
전기는 다음 그림과 같은 과정을 통해 집에까지 오는 것이다.
ㅇ 전력 ; 전류가 1초 동안 하는 일
P = IV (P ; 전력 , I ; 전류 , V ;전압 )
ㅇ 전력의 단위 ; 와트 ( W ) , 1 W = 1A x 1V
ㅇ 전력의 손실 ; 전기선을 따라 공장이나 가정까지 오는 도중에 전선의 저항 때문에
열이 발생하여 전력이 손실된다.
열로 손실되는 전기에너지는 다음 식과 같다
Q
= I
R t (Q ; 전기에너지 , I ; 전류 , R ; 저항 , t ;시간 )
ㅇ 전력 손실을 줄이는 법
-. 송전시 전류를 약하게 하면 된다.
-. 전류를 줄이려면 전압을 높여야 한다.
-. 도선의 저항을 줄여야 하므로 저항이 작은 도선을 사용하여야 한다.
결론 ; 대부분의 도선은 구리선이어서 저항이 정해져있으므로 결국 전압을 높여야 한다.
[문제1] 발전소에서 만들어진 전기의 전압은 1만 - 5만 V 이지만
곧바로 15만 4천이나 34만 5천 V로 전압을 높여서 송전하는 이유는 ?
[풀이] 송전할 때 생기는 전력의 손실을 줄이기 위해서는 전류를 약하게 하여야 하고
전류를 약하게 하려면 전압을 높여야 한다.
[문제2] 우리나라 대부분의 가정에 110V 와 220 V 의 전압이 모두 들어오고 있다.
가정용 옥내 배선의 경우 지름 2mm인 구리 선을 사용하고 있다.
각각의 전압에 대해서 사용가능한 최대 전력은 얼마인가?
(단, 지름 2mm 의 구리 선에 흐를 수 있는 최대 전류는 24 A 이다)
[풀이] 전력 = 전류 x 전압 이므로
[110V 경우]
전력 = 24 A x 110 V = 2640 W
[220V 경우]
전력 = 24 A x 220 V = 5280 W
따라서, 전압을 220 볼트로 높이면 사용 가능한 전력은 110볼트에 비해 2배가 된다.
[문제3] 전기을 송전할 때 송전선에 흐르는 전류의 세기를 반으로 줄이면
열로 손실되는 전기 에너지는 몇 배나 감소되는가 ?
[풀이] 열로 손실되는 전기에너지는 다음 식과 같다.
Q
= I
R t (Q ; 전기에너지 , I ; 전류 , R ; 저항 , t ;시간 )
손실되는 전기에너지는 전류(I)의 제곱에 비례하므로
전류가 2배감소하면 열로 손실되는 전기에너지는 4 배 감소한다. ( 2의 제곱은 4)