정격 전력과 소비 전압

전기 제품이 안전하게 작동하기 위해서 걸어 주어야 할 전압을 정격 전압이라고 하고, 정격 전압을 걸어 제품이 제대로 작동할 때 소비하는 전력을 정격 전력이라고 한다. 예를 들어, 220V - 60W의 선풍기가 있다고 하자. 여기서 220V는 정격 전압, 60W는 정격 (소비) 전력이다. 220V의 전압을 걸어 주어야 60W의 전력을 소비하여 이 선풍기가 제대로 그리고 안전하게 작동한다. 

정격 전압이 아닌 전압, 예를 들어 220V가 아닌 그 절반인 110V를 걸어 주면 전압이 반이므로 전류도 절반만 흐르게 된다(옴의 법칙I = V/R 에 따라...). 그러므로 소비되는 전력은 P = VI 에서 정격 전력의 1/4 밖에 되지 않는다. 따라서 선풍기가 약하게 돌거나 아예 돌지 않을 것이다. 

반대로 정격 전압이 110V, 정격 전력이 30W인 백열 전구가 있다고 하자. 만일 이 전구에 220V를 걸어 준다면 전류도 2배가 흐르게 되어 소비 전력이 4배가 된다. 이 경우 전구의 밝기가 4배가 되거나 전구의 필라멘트가 곧 끊어지게 된다. 선풍기 등의 제품에서는 속에 든 부품의 일부가 타거나 퓨즈가 끊어지게 된다.

요즘의 전기 제품은 모두 전압 전환 스위치가 있거나 FREE VOLT 제품이다. 이러한 제품은 제품을 110V와 220V에서 모두 사용할 수 있다. 어떤 제품을 110V의 전압에 사용하다가 220V의 전압에서 사용하려고 전압 전환 스위치를 110V에서 220V로 바꾸더라도 전기 제품이 제대로 작동되려면 항상 '같은 전력'이 소모되어야 할 것이다. 즉, 전압에 상관없이 적절한 전기 에너지를 소모해야 한다. 

예를 들어 겨울철 전열기를 110V에서 사용하여 적당히 따뜻하였다고 하자. 그런데 만약 이 전열기를 220V에 그대로 사용해 버리면 4배의 전력(전기 에너지)을 사용하게 되므로 너무 뜨거울 것이다. 그러므로 2배의 전압을 걸어 주더라도 같은 전력(P = VI )을 소비하여야 하며, 이때 전류는 1/2이 되어 결국 전기 제품을 하나의 저항으로 본다면 그 저항값은 4배가 되어야만 한다 (왜냐 하면, R = V/I 에서 전압 V가 2배이고 전류 I가 1/2배이므로). 

즉, 전압 전환 스위치를 220V로 바꾸게 되면 제품의 내부 회로가 저항이 4배가 되도록 연결되는 것이다. FREE VOLT 제품의 경우에는 걸어 주는 전압을 자동으로 감지하여 내부에서 회로의 저항이 변하게 된다.