[전기기초] 왜 높은 전압에서는 상대적으로 낮은 전류가 필요할까?

왜 높은 전압에서는 상대적으로 낮은 전류가 필요할까?

같은 출력을 내는 모터라도 380V 모터는 220V 모터보다 상대적으로 적은 전류를 소비합니다.  왜 그럴까요? "P=IV 공식 때문에 당연히 그렇잖아!" 라는 대답은 저와 같은 전기 초보에게 뭔가 아쉬움이 남는 대답입니다. 해외 포럼에서 이 질문에 대한 답변이 마음에 들어 공유 차원에서 번역해 봅니다.

It just means that power (energy) is conserved. It's the old Physics adage “energy cannot be created, nor destroyed, but only transferred.”

=> 힘(에너지)은 보존됩니다. 고전 물리학에서 흔히 이야기 되는 "에너지는 새로 만들어지지도, 파괴되지도 않고 오직 이동할 뿐이다." 입니다.

Electric energy is no different. If you have a load, or something “using” a specific amount of energy (technically transferring a specific amount of energy), it only “consumes” a specific amount of energy at a time. So, for a given voltage (energy per unit electric charge), the electric load will require those charges to pass through it at a specific speed, in order to transfer the needed energy to perform a function (speed being amperage).

=> 전력(전기적 힘 또는 에너지) 또한 다르지 않습니다. 회로에 특정한 양의 에너지를 사용(특정 수준의 에너지를 이동시키는)하는 부하(load)가 있다면 해당 부하는 일정 시간 동안 특정한 양의 에너지를 소비(consume)하게 됩니다. 특정한 전압(전하 당 에너지)에서 부하(load)는 기능을 수행하기 위해 전하들이 특정한 속도(전류[A])로 지나가길 요구할 것입니다.

Therefore, if you increase the amount of energy per electric charge, what do you think happens to the speed of those charges for that same given load? They slow down, because they don't require as many charges to pass through at any given time because there is more energy stored per charge, which results in the charges slowing down (lower amperage). Conversely, if you take away more energy per charge (lower the voltage), then the charges need to speed up to pass the same amount of energy (higher amps) for that same load.

=> 따라서, 만약 전하(electric charge)당 에너지 양을 올리게 되면(전압을 올리면) 전하가 흐르는 속도는 어떤 영향을 받을까요? 부하(load)는 전하당 에너지가 이전보다 높기 때문에 전하가 흐르는 속도는 이전보다 낮아야 부하가 소비하는 에너지의 양을 유지됩니다. 반대로 전하당 에너지 양을 낮추면(전압을 내리면) 전하당 에너지의 양이 상대적으로 낮기 때문에 이전보다 더 빨리 전하를 흐르게 해야 부하 소비하는 에너지를 공급 받을 수 있습니다. 

정리하자면, 

- 전기적 부하(electrical load)는 특정한 양의 에너지를 필요로 한다.

- 전하(electrical charge) 에너지 가진다. (높은 에너지는 높은 전압을 의미)

- 전하 당 에너지가 높으면 상대적으로 전하가 부하를 통과하는 속도(전류)는 낮다.

- 전하 당 에너지가 낮으면 상대적으로 전하가 부하를 통과하는 속도(전류)는 높다.