Electric Potential, Scalar Electric Potential, Potential Difference   전위, 전기 스칼라 퍼텐셜, 전기 퍼텐셜, 전위차

(2017-07-01)

전기 포텐셜

1. 포텐셜 (Potential)공간의 물리적 성질을 에너지의 관점에서 나타내는 물리량

  ※ 例) 전위(Electric Potential), 자위(Magnetic Potential), 
         중력 포텐셜(Gravitational Potential) 등


2. 전위 에너지, 전기 포텐셜 에너지 (Electric Potential Energy)전기장 내에서 전하위치에너지  :  U = qV

     - 例) 구 대칭전하에 의한 퍼텐셜 에너지 (일명, 쿨롱 퍼텐셜 에너지)
              
        . 반경에 만 의존하고, 각도 방향에는 의존하지 않음

  ㅇ 전위에너지의 단위 : [V C] = [N m] = [J]


3. 전위, 전기 포텐셀 (Electric Potential, Scalar Electric Potential)

  ㅇ `단위 전하` 당 `전기적 위치에너지` : V = U/q
     - 전기장 내에서 단위 전하가 갖는 위치 에너지(또는 운동 에너지) 또는 그 증가량
        . 전기장을 거스르며 해야하는 일(Work)의 量
           .. 이동 경로와는 무관

  ㅇ 전위 정의식
     
     - 단위전하를 기준원점에서 어떤 점까지 옮길 때 필요한 일

  ㅇ 전위 기준 원점 
     - 무한 원점 또는 대지를 기준으로 나타냄
        . 전기 회로 : 회로 내 편의적인 기준 원점으로써 접지를 선택함
        . 공간 내   : 일반적으로, 무한 원점을 선택함

     * 전위를 나타낼 때,
        . 절대적 량 보다는 상대적 량(즉,전위차)이 물리적으로 다루기가 더 쉬움
 
   ㅇ 전위의 단위 : [V] = [J/C] = [N m/C] 


4. 전위의 의의

  ㅇ 전하에 미치는 전기력 대신에 단위 전하로부터 나오는 전기장의 개념을 만든 것 같이,
     - 중력장의 위치 퍼텐셜 처럼 전기장의 전위 퍼텐셜 개념을 도입하는 것이 편리하고 단순

  ㅇ 전기장이 대상 전하와 무관하게 공간의 물리적 성질(의 관점)인 것처럼,
     - 전위도 전하와 무관하게 공간의 물리적 성질(에너지의 관점)을 대변한 것임


5. 전위차 (Potential Difference) => 전계 존재 => 전하의 가속이 가능

  ※ 전위는, 절대적인 값으로 정의할 수 없으므로, 
     - 상대적인 차이 값인 전위차로 다루는 것이 물리적으로 보다 의미가 있음

  ㅇ 두 점 사이의 전위 차이
     
     - 전위차는 경로와는 무관
        . 단위 전하를 점 P1에서 P2까지 이동시키는데 필요한 일

  ㅇ 전기회로에서 두 점 간의 전위차를 간단히 `전압(Voltage)` 라고 함
     - 즉, 전위차가 있는 두 점 간에는 전류가 흐르게됨


6. 전위 및 전계의 계산전기장과 전위는 모두 주변의 전하 분포로부터 계산될 수 있음

  ㅇ 전하 분포로부터 전위를 계산   
     - 선 전하   
     - 면 전하   
     - 체적 전하   

  ㅇ 전위로부터 전계를 계산 (전위 경도 연산)
     -   E = -∇V  
        . 전위를 이용하면 전계강도의 계산이 쉬워짐


[정전계 기초] 1. 쿨롱의 법칙 2. 가우스 법칙 3. 보존계 4. 유전율 5. 전계 6. 전위 7. 전속선 8. 전속밀도 9. 경계조건 10. 등전위면
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