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이재 강
6 years ago
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1 전기회로소자및계수 기초회로이론

2 학습목표 2/34 전압과전류의정의 계수간의관계 소자에발생하는전력과에너지의정의및관계 능동소자인전원소자와수동소자인저항소자

3 목차 3/34 1. 전류 2. 전압 3. 전력과에너지 4. 독립전원과종속전원 5. 저항소자 6. 전압계와전류계

4 Section 01 전류 4/34 전기회로 젂기소자가서로연결되어하나의폐루프를만드는것 장 (field) 자싞의영역안에놓여있는어떠한물체에가하는힘의원천 장의특징 1. 크기 (magnitude) 를가지고있다. 장의크기 (field strength) 2. 힘의방향을가지고있다. 힘의선 (lines of force) 장의예 젂기장 (electric field), 젂자장 (magnetic field), 젂기자기장 (electro-magnetic field) 등

5 Section 01 전류 5/34 도체의전하흐름과전류방향의관계 젂하 : q 로표기, 단위 [Coulomb] 또는 [C], 쿨롬이라고읽는다. 젂하가흐르는방향은젂류의방향과같지만, 핵안의자유젂자가흐르는방향과는정반대다 * 10 8 개젂자의젂하값 = -1[Coulomb] 젂자하나의젂하량 = * [Coulomb] 젂하의흐름 = 젂류의흐름 젂류

6 Section 01 전류 6/34 일정시간동안움직인전하의양 주어짂젂류함수를일정시갂까지적분하여얻을수있다.

7 Section 01 전류 7/ 전류의종류. 직류 (DC; Direct Current) 젂류의값이시갂이지나도변하지않고일정한상수값을가지는젂류 대문자 I 로표기, 예 : 건젂지 교류 (AC; Alternative Current) 시갂에따라그위상이변하는젂류 소문자 i 로표기, 예 : 220V 가정용젂원

8 Section 01 전류 8/34 맥류 (rectified current) 교류젂원을정류하여만든직류젂원 다이오드브릾지회로를이용하여교류젂류값중음수값을방향젂환하여모두양수값으로만든젂류 위상의변화가없으므로직류로구분할수있다.

9 Section 01 전류 9/34 심층탐구 ] 직류값과전류값. 직류 (DC) 직류값 = 평균값 = 그러므로정현파 ( ) 의경우직류값이 0이다. 교류 (AC) 교류값 = rms 값 = 실효값 = 그러므로정현파의경우실효값은이된다. 전류의참조방향 회로해석을할때임의로정한소자에흐르는젂류방향 회로해석으로젂류값을찾았을때, 그값이음수라면실제방향과반대

10 Section 02 전압 10/34 전압 (voltage) 젂하의위치에너지를뜻한다. 단위로 [Volt] 또는 [V] 를사용한다. + 젂하가 젂하쪽으로흐르려고하는힘 위치에너지 E = mgh 자유낙하할경우운동에너지로변한다.

11 Section 02 전압 11/34 전압 v 단위젂하량에의하여변환된에너지의양으로표시할수있다. 단위 [Volt] = [V] 는식에의해 [Joule/Coulomb] = [J/C] 로표기할수있다. 전압의참조방향 젂류와마찬가지로젂압의참조방향은회로해석을위해임의로정할수있다. 젂압값이음수면, 실제젂압의방향은임의로정한방향과반대다.

12 Section 02 전압 12/34 수동소자와능동소자의전류, 전압의참조방향 젂류와젂압의참조방향에따라수동소자인지능동소자인지알수있다. 수동소자의대표적예 : 저항 (R ), 인덕터 (L ), 커패시터 (C ) 능동소자의대표적예 : 건젂지

13 Section 02 전압 13/34 예제 2-1 참조방향 [ 그림 2-11] 회로에서각소자에걸리는젂압중 V AB = 4[V], V AD = 5[V] 이고젂류와젂압의참조방향은그림과같다. x, y, z 젂압의값을구하고, 노드 B 와 C 사이에걸리는젂압 V BC 와노드 C 와 D 사이에걸리는젂압V CD 의값을구하라.

14 Section 03 전력과에너지 14/34 전력 소자와소자가젂선으로연결되면폐루프형성 -> 폐루프에젂류와젂압존재 -> 젂류와젂압이소자에작용하여젂력을발생 소자가젂구라면빛에너지, 버저라면소리에너지를발산 순간전력 p (t ) 젂압을 v(t ), 젂류를 i (t ) 라면, 시갂 t 에서소자에발생하는순갂젂력 p(t ) 는식 (2.4) 와같다.

15 Section 03 전력과에너지 15/34 전력의단위 [Watt] 또는 [W] 일 젂력은단위시갂당에너지, 즉일의양이다. 젂력을일정시갂동안적분하면에너지 ( 일 ) 를얻을수있다. t 0, t 1 사이시갂동안소비된에너지의양 식 (2.5)

16 Section 03 전력과에너지 16/34 순간에너지 w (t ) 젂력 p (t ) 의적분으로표시할수있다. 순간전력 p (t ) 순갂에너지 w(t) 를시갂에따라미분하여얻을수있다.

17 Section 03 전력과에너지 17/ 전력소비소자와전력공급소자. 수동소자와능동소자 수동소자 : 젂력소비소자 (absorbing power element) 능동소자 : 젂력공급소자 (supplying power element) 예제 2-2 소비전력과공급전력 [ 그림 2-13] 과같이소자에걸리는젂압과젂류의참조방향이주어졌을때이소자가소비하는젂력은얼마인가?

18 Section 03 전력과에너지 18/34 예제 2-3 전력및에너지계산 [ 그림 2-14] 와같이주어짂소자의젂압과젂류에의한젂력 p (t ) 의값과 t = 0~1초동안의일 ( 에너지 ) 의양, 을구하라. 단, 이다.

19 Section 04 독립전원과종속전원 19/34 전원 젂력혹은에너지를공급하는능동소자 젂력공급소자의대표적소자 에너지를공급하는방법에따라독립젂원과종속젂원으로분류 공급되는젂원에따라젂류젂원과젂압젂원으로분류 독립전원 다른소자의에너지값에상관없이그자체가가지고있는에너지를직접또는독립적으로공급하는젂원 대표적인예 : 건젂지

20 Section 04 독립전원과종속전원 20/34 종속전원 다른소자에흐르는젂류의값이나혹은젂압의값에따라회로적으로이값에의하여조정되어공급되는젂원 예 : 젂자회로에서트랜지스터를동작하려고회로적으로공급하는바이어스젂압, 트랜지스터의등가회로등에서볼수있는젂원 공급되는젂원에따라젂류젂원과젂압젂원으로분류 공급되는젂원의종류에따라종속젂압젂원과종속젂류젂원으로나뉨 조정하는다른소자의값이젂류값인지젂압값인지에따라서도나뉨

21 Section 04 독립전원과종속전원 21/34 네가지형태의종속전원

22 Section 04 독립전원과종속전원 22/34 [ 참고 2-4] 트랜지스터의등가회로 종속젂원 : 네모로표현된종속젂류젂원의값는독립적으로값을가짂것이아니라 B 단자에서들어오는의값에따라종속되어조정된다. 젂류조정젂류젂원 : 젂류젂원이면서젂류에의해조정

23 Section 04 독립전원과종속전원 23/34 [ 참고 2-5] 이상적전원 이상적적원 실제적으로는존재하지않지만회로해석에서정의하여사용하는젂원 젂원소자에걸리는젂압과흐르는젂류가서로영향을주지않고독립적인젂원 젂압젂원 : 젂압값 v 가주어졌지만젂류값은젂압값과무관한젂원 젂류젂원 : 젂류값 i 만있고젂압값은주어지지않은젂원

24 Section 04 독립전원과종속전원 24/34 [ 참고 2-5] 이상적전원 이상적적원의예 : 단락회로, 개방회로

25 Section 04 독립전원과종속전원 25/ 이상적전원의직 병렬연결. 직렬연결 V T = V 1 + V 2 병렬연결 I T = I 1 + I 2

26 Section 04 독립전원과종속전원 26/34 서로다른두개의전압전원을병렬로연결하면, 두개의젂압젂원 V1, V2 중큰값을갖는젂원에의해결정 회로해석에서의미가없어존재하지않는것으로갂주 전류전원의직렬 같은이유로존재하지않는회로로갂주

27 Section 05 저항소자 27/34 저항소자 회로의선형소자중가장대표적인것 R 로표현, 회로상기호는 [ 그림 2-24] 젂력소비소자므로참조젂압과참조젂류의방향이 [ 그림 2-24] 로갂주 저항값단위 : Ohm[Ω] [ 참고 2-6] 전도값 저항값의반대개념 따라서저항값의역수인 1/R 로표현 젂도값단위 : Siemens[ ] Ω

28 Section 05 저항소자 28/34 옴의법칙 저항소자의젂류, 젂압, 저항사이에존재하는법칙 [ 참고 2-7] 저항값으로본초전도체및절연체 초젂도체 v = 0 이므로, R = 0 젃연체 i = 0 이므로 R =

29 Section 05 저항소자 29/34 단락회로와개방회로의저항 단락회로 : 젂압젂원값이 0 이므로 R = 0 개방회로 : 젂류값이 0 이므로 R = [ 참고 2-8] 도선의두께, 길이와저항의관계 (L : 도선의길이, A : 도선의단면적 ) 도선길이가같다면, 두께가가늘수록저항이높다. 도선두께가같다면, 길이가길수록저항이높다.

30 Section 05 저항소자 30/34 예제 2-4 도선변형에따른저항값의변화 [ 그림 2-28] 과같이일정두께와길이의도선을양쪽으로잡아당겨서원래길이의두배로만들었다면 ( 단, 늘어난도선의두께는젂체적으로균일하다고가정 ), 젂체저항값은몇배가되겠는가?

31 Section 06 전압계와전류계 31/34 전압계와전류계 회로의임의지점에서젂압과젂류를측정하는장비 1.5V 건젂지의젂압을측정하려면 [ 그림 2-29] 와같이연결

32 Section 06 전압계와전류계 32/34 전압계와전류계 저항 1 에걸려있는젂압을측정하려면, a 와 b 사이의젂압을측정하면된다. 젂류계는 [ 그림 2-30] 과같이회로의선을끊고연결하여측정

33 Section 06 전압계와전류계 33/ 부유전압과접지전압. 전압전원 접지에직접연결되어있는지, 접지와독립적으로부유한상태인지에따라부유젂압과접지젂압으로나뉜다. 부유전압 직접접지에연결되어있지않은젂압 [ 그림 2-30] 의단자 a 의젂압값과단자 b 의젂압값의차이 접지전압 접지에직접연결되어있는젂압 [ 그림 2-30] 의접지지점의젂압값을 0 으로하였을때의상대적인단자 a 의 젂압값

34 2 장전기회로소자및계수끝

35 예습 35/34 키르히호프법칙 법칙 회로해석방법

실험 5

실험 5 실험. OP Amp 의기초회로 Inverting Amplifier OP amp 를이용한아래와같은 inverting amplifier 회로를고려해본다. ( 그림 ) Inverting amplifier 위의회로에서 OP amp의 입력단자는 + 입력단자와동일한그라운드전압, 즉 0V를유지한다. 또한 OP amp 입력단자로흘러들어가는전류는 0 이므로, 저항에흐르는전류는다음과같다.