전기 에너지의 수송

1. 도선에 흐르는 전류와 열의 관계

(1) 전류가 흐르는 도선에는 열이 발생 : 전기 에너지의 일부가 열에너지로 전환되어 손실되기 때문

(2) 전력 : 단위 시간 동안 소모되는 전기 에너지의 양

2. 소모 전력

(1) 소모 전력 : 전기 저항이 인 도선에 흐르는 전류의 세기가 일 때 도선에서 소모되는 전력

(2)전력 손실을 줄이는 방법

① 전류의 세기를 줄이거나 도선의 저항을 줄임

② 송전 전압을 높여 줌 : 같은 전력 를 송전할 경우 전압 를 배 높여 송전하면 송전선에 흐르는 전류의 세기 가 배가 되어 저항 인 송전선에서 소모되는 전력은 배가 된다.

3. 전력 수송

(1) 전력 수송 과정

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(2) 교류 송전의 장단점

① 장점 : 전류의 세기와 방향이 주기적으로 바뀌기 때문에 전자기 유도를 이용하여 전압을 변화시키기가 쉽다.

② 단점 : 전기 기구에서 안정된 전류가 필요하므로, 다시 직류로 바꾸어 주어야 한다.

• 교류 고압 송전선 주변에서는 전류의 변화로 인해 전류 주위에 생성되는 자기장이 변하여 전자기파가 발생하며, 통신에 교란을 줄 수 있다.

• 고전압에서는 큰 전위차로 인하여 공기 중으로 전하가 이동하는 방전이 일어날 수 있어 감전 사고의 위험성이 높아지게 된다.

 

4. 변압기의 원리

(1) 변압기 : 송전 과정에서 전압을 변화시키는 장치

① 변압기의 구조 : 간단한 소형 변압기는 두 개의 코일로 구성됨.

⋅1차 코일 : 교류 입력 전원이 연결된 전자석 부분

⋅2차 코일 : 1차 코일의 자기장 변화에 의한 유도 전류가 흐르며, 전기 기구가 연결되어 사용되는 부분

② 변압기의 원리

⋅1차 코일에 교류가 입력 ➜ 전류의 세기와 방향이 주기적으로 바뀌어 1차 코일 주변 의 자기장이 변함 ➜ 2차 코일에 영향을 주는 자기장의 변화가 일어나서 2차 코일에 전류가 유도됨

⋅유도 전류의 세기 : 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 코일의 감은 수와 자기력선속의 변화율에 비례

③ 변압기에서 일어나는 전력 손실을 무시할 때 1차 코일에 공급되는 전력 과 2차 코일에 유도되는 전력 , 1차 코일에 걸린 전압의 크기 과 전류의 세기 , 2차 코일에 걸린 전압의 크기 과 전류의 세기 , 코일의 감은 수 일 때

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(2) 변압기의 용도 : 여러 가지 전기 기기나 산업 설비, 공장, 가정에 전압을 승압하거나 감압하여 필요한 전압 공급