전기 분야에 도전을 하겠다고 마음을 먹었을 때 먼저 떠올린 것은 아마도 대부분이 옴의 공식 $V = I \cdot R$ 혹은 $I = \frac {V}{R}$ 일 것 같다. 전기에 관한 절대법칙인 옴의 공식과 간단한 회로를 그리고 수학적인 계산을 했던 경험일 것 같다.
그런데 우리가 공부했던 V 전압[V], I 전류[A], R 저항[$\Omega$] 의 상관 관계는 공식($I = \frac{V}{R}$)에 의해서 알 수 있지만(전류는 전압과 비례하고, 저항과는 반비례한다.)전기의 본질적인 특성인 전압, 전류, 저항에 대한 이해를 좀더 추가하면 좋겠다는 생각이 든다.
먼저 아래 그림을 비교해서 보자.
직관적으로 우리는 평평한 나무판에 있는 물은 고여있고, 기울어진 나무판 위에 있는 물은 흘러가는 것을 볼 수 있다. 두 가지 이미지 안에서 우리는 전기의 속성인 전압과 전류를 이해해 보려고 한다.
‘전기가 통한다.’ ‘혹은 전기가 흘러간다.’ 상황을 두 이미지 중에서 선택하라고 하면 어떤 것을 선택할까? 아마 대부분이 기울어진 나무판 위의 흘러가는 물 그림을 선택할 것 같다.
표현 자체에 전기가 흘러간다고 했을 때 물이 흘러 가는 이미지와 일치 되기 때문일 것이다.
그러면 물이 흘러가지 않는 평평한 나무판 위의 이미지는 무엇일까? 물이 흘러가지 않기 때문에 전기가 흘러간다고 보기 어려울 것이다. 그러면 전기가 흐르기 위해서는 어떤 조건이 되어야 할까?
필자가 가장 중요한 부분으로 판단되는 것이 바로 이 부분인데 나무판이 기울어져야 한다.
나무판이 기울어져야 ⇒ 물이 흘러 갈 수 있다.
전기에서 나무판이 기울어지게 하는 요소가 무엇일까? 바로 전압의 개념이다. 기울어지게 해서 즉, 높이 차이를 만들어서 물이 흘러갈 수 있도록 환경을 만들어 주는 역할이 전압이다. 전압을 전위란 말로 사용할 수 있는데 전위 즉, 전기의 위치에너지를 말한다.
그러면 실제적으로 흘러가는 물은 전기에서 어떤 것일까? 바로 전류이다. 전류는 실제적으로 흐르는 것이다.
전기에너지를 사용해서 작동하는 모든 것들은 실제적인 전류가 흘러가야 작동할 수 있는 것이다. 그리고 전류가 흘러가기 위해서는 전압이 공급되어야 한다. 이미지로 정리하면 물이 흘러가기 위해서 나무판이 기울어져야 한다. 나무판을 기울이는 것이 전압을 공급하는 것이고, 기울어진 나무판에서 흘러가는 물이 전류이며 전류가 흘러가야 전기에너지가 사용될 수 있는 것이다.