기전력

기전력 (起電力, electromotive force, EMF)은 전자기 회로에서 전하를 이동시키는 원동력으로 작용하는 물리량이다. 일반적으로 회로 내에서 전압을 발생시켜 전류가 흐르도록 하는 전위차를 의미하며, 에너지원(예: 전지, 발전기)이 단위 전하당 제공하는 에너지로 정의된다. 기전력의 단위는 볼트(V)를 사용한다.

개념

기전력은 종종 전압과 혼동되지만, 엄밀히 말하면 서로 다른 개념이다. 전압은 회로 내 두 지점 사이의 전위차를 나타내는 반면, 기전력은 에너지원이 전하에 제공하는 에너지를 나타낸다. 기전력은 에너지원이 전하를 회로 내 한 바퀴 순환시키는 데 필요한 에너지를 제공하는 능력으로 이해할 수 있다.

발생 원리

기전력은 다양한 원리에 의해 발생할 수 있다. 대표적인 예는 다음과 같다.

• 전자기 유도: 자기장의 변화가 도체에 전압을 유도하여 기전력을 발생시킨다. 발전기의 작동 원리가 이에 해당한다.
• 화학 반응: 전지 내부에서 화학 반응이 일어나 전하를 분리하고 전위차를 형성하여 기전력을 발생시킨다.
• 광전 효과: 빛 에너지가 특정 물질에 흡수되어 전자를 방출시키고 전위차를 형성하여 기전력을 발생시킨다. 태양광 발전의 원리가 이에 해당한다.
• 열전 효과: 서로 다른 두 금속을 접합하고 접점 사이에 온도 차이를 두면 전위차가 발생하여 기전력을 발생시킨다.

응용

기전력은 다양한 분야에서 응용된다.

• 전기 회로: 전압원으로서 회로에 전력을 공급하고 전류를 흐르게 한다.
• 발전: 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산한다.
• 전지: 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 공급한다.
• 센서: 물리량(예: 온도, 압력)을 전기 신호로 변환하여 측정한다.

측정

기전력은 회로에 전류가 흐르지 않는 개방 회로 상태에서 측정하는 것이 이상적이다. 실제로는 매우 높은 내부 저항을 가진 전압계를 사용하여 측정하거나, 브리지 회로와 같은 방법을 통해 간접적으로 측정하기도 한다.