전압
전기적 현상을 일으킬 수 있는 상태에 있는 것을 전하라고 한다.
그러한 전하가 흐를 때 그것을 전류라고 한다.
전류는 전위차가 있을 때 발생한다.
그렇다면 전위차, 즉 전압이라는 것은 무엇인가?
전위
전위(electric potential)라는 개념은 사실 상상하기 어려운 개념이다.
문자 그대로 말하자면 전기적인 위치 에너지인 셈인데, 전기라는 개념에서 위치 에너지를 떠올린다는 것이 쉽지는 않기 때문이다.
우선 개념 이해를 위해 간단하게라도 설명해 보겠다.
만약에 돌을 높은 곳에 둔다고 가정해 보자.
바닥에 있던 돌을 들어올리는 데에는 중력을 이겨낼 만큼의 에너지가 필요할 것이다.
그렇게 높은 곳에 놓인 돌은 어떻게 되는가? 잠재적인 에너지, 즉 위치 에너지를 갖게 된다.
이는 아직 떨어지고 있는 것은 아니지만, 떨어지게 될 경우 그만큼의 에너지를 낼 잠재력이 있다는 것을 의미한다.
이때 해당 돌을 떨어지게 만드는 것은 ‘중력’이 된다.
전위차(전압)
전자기력도 비슷한 방식으로 작동하지만, 돌은 그냥 둬도 떨어지는 것에 반해, 전자기장에서는 전위차라는 것이 있어야 한다. 이를 전압(voltage)이라고도 한다.
공간적으로 비유해보자.
이는 마치 돌을 높은 곳에 두긴 하였는데, 중력이 없어서 그냥 공중에 멈춰 있는 느낌이다.
그러다가 그 돌보다 낮은 곳과 연결을 시키면 어떻게 될까?
두 곳 사이에는 전위차라는 개념이 생기게 되며, 높은 곳에 있던 돌은 낮은 곳으로 굴러떨어지게 된다.
이것이 전위차, 즉 전압이 전류를 발생시키는 것에 대한 비유다.
여기서 핵심은 전위라는 개념도 상대적이고, 전위차라는 개념도 상대적이라는 것이다.
예를 들어 접지 상태인 것도 전위 중 하나인데, 그저 공학적 편의상 그것을 0V라고 간주하는 것이다.
대체로 몇 볼트라고 하는 것은 그 지면에 비해 상대적으로 어떠한 것인지를 나타내는 경우가 많다.
숫자로 표시된 전압 수치 자체가 중요한 것이 아니고 전위차가 중요하다는 개념은 고압전선 위에 앉는 새 같은 걸 보면 알 수 있다.
비록 고압전선이라 할지라도, 양발이 둘 다 고압전선 위에 있기 때문에 전위차는 발생하지 않으며, 따라서 새는 감전되지 않는다.
그러나 새가 한발을 지면에 걸친다면, 지면과 고압전선 간의 전위차가 발생하기 때문에 새는 그제서야 감전당하게 될 것이다.