병렬 회로의 전압과 총 전류는 얼마입니까?
병렬 회로에서 모든 구성 요소는 동일한 전기적 노드를 공유합니다. 따라서 전압은 모든 병렬 구성 요소에서 동일하고 총 전류는 모든 개별 분기 전류의 합입니다.
병렬 저항 회로 에 대한 이 소개에서 우리는 당신이 알아야 할 세 가지 핵심 원리를 설명할 것입니다:
- 전압 : 병렬 회로의 모든 구성 요소에 걸리는 전압은 동일합니다.
- 전류 : 전체 회로 전류는 개별 분기 전류의 합과 같습니다.
- 저항 : 병렬 회로의 전체 저항은 개별 브랜드의 저항보다 작 습니다.
그림 1의 병렬 회로를 사용하여 이 세 가지 원리를 연구해 보겠습니다 . 이 회로는 병렬로 연결된 세 개의 저항기 와 하나의 배터리로 구성되어 있습니다.
병렬 회로의 전압
병렬 회로에 대해 이해해야 할 첫 번째 원리는 각 병렬 구성 요소에서 전압이 동일하다는 것입니다. 이는 병렬 회로에 전기적으로 공통된 지점이 두 세트만 있고 공통 지점 세트 사이에서 측정된 전압은 주어진 시간에 항상 동일해야 하기 때문입니다.
이 개념을 염두에 두고, 그림 1의 회로에서 노드 1, 2, 3, 4는 동일한 전기 노드입니다. 마찬가지로 노드 5, 6, 7, 8은 동일한 전기 노드입니다. 따라서 R 1 의 전압은 R 2 의 전압과 같고 , R 2 의 전압은 R 3 의 전압과 같으며 , 따라서 배터리의 전압(9V)과 같습니다.
병렬 회로에 대한 옴의 법칙을 사용하여 전류 결정
직렬 회로 와 마찬가지로 , 옴의 법칙 에도 동일한 주의가 적용됩니다. 즉, 계산이 올바르게 이루어지려면 전압, 전류 및 저항 값이 동일한 맥락에 있어야 합니다.
그림 1의 회로에서 우리는 각 저항기 에 옴의 법칙을 바로 적용하여 전류를 구할 수 있습니다. 왜냐하면 각 저항기의 전압(9V)과 저항값을 알고 있기 때문입니다.
IR1=VR1R1=9 V10 kΩ=0.9 mA
IR2=VR2R2=9 V2 kΩ=4.5 mA
IR3=VR3R3=9 V1 kΩ=9.0 mA
그러나 이 시점에서 우리는 여전히 이 병렬 회로의 총 전류 또는 총 저항을 모릅니다. 그럼에도 불구하고 무슨 일이 일어나고 있는지 신중하게 생각해 보면 총 전류는 모든 개별 저항("분기") 전류의 합과 같아야 한다는 것이 분명해질 것입니다(그림 2 참조):
총 전류가 지점 1에서 양극(+) 배터리 단자를 빠져나와 회로를 통과할 때, 흐름의 일부는 지점 2에서 분리되어 R 1을 통과하고 , 일부는 지점 3에서 분리되어 R 2를 통과 하고, 나머지는 R 3을 통과합니다 . 여러 개의 작은 개울로 갈라지는 강처럼 모든 개울의 합산 유량은 전체 강의 유량과 같아야 합니다.
동일한 현상이 R 1 , R 2 및 R 3 을 통과하는 전류가 다시 합쳐져 배터리의 음극 단자(-)인 지점 8 방향으로 다시 흐르는 경우에도 발생합니다. 지점 7에서 지점 8로 흐르는 전류는 R 1 , R2 및 R3 을 통과하는 분기 전류의 합과 같아야 합니다 .
Itotal=IR1+IR2+IR3=0.9+4.5+9.0=14.4 mA
이것이 병렬 회로의 두 번째 원리입니다. 전체 병렬 회로 전류는 개별 분기 전류의 합과 같습니다.
병렬 회로에서 총 저항을 계산하는 방법
전압(9V), 전류(14.4mA)를 갖는 전체 회로에 옴의 법칙을 적용하면 병렬 회로의 전체 유효 저항을 계산할 수 있습니다.
Rtotal=VtotalItotal=9 V14.4 mA=625Ω
여기서 매우 중요한 점을 유의하세요. 총 회로 저항은 625Ω에 불과합니다. 이는 개별 저항기 중 어느 것보다 적습니다 .
직렬 회로에서 전체 저항은 개별 저항의 합이며, 따라서 항상 개별 저항기보다 큽니다 .
그러나 여기 병렬 회로에서는 그 반대가 사실입니다. 회로에 추가된 각 병렬 저항은 총 등가 저항을 줄입니다. 수학적으로, 병렬 회로에서 총 저항과 개별 저항 간의 관계는 다음과 같습니다.
Rtotal=11R1+1R2+1R3
저항이 아닌 전도도 측면에서 병렬 회로를 생각하면 종종 더 의미가 있습니다. 병렬 회로의 전도도는 전류가 흐를 수 있는 경로를 더 추가함에 따라 회로가 더 전도적이 되면서 개별 분기 전도도의 합입니다.
Gtotal=G1+G2+G3
이 개념을 다루었으므로 이제 병렬 회로에서 전압, 전류, 저항에 대한 몇 가지 사실을 분석해 보겠습니다.
병렬 회로 기본 사항 검토:
- 병렬 회로의 모든 구성 요소에 대한 전압은 동일합니다. V 1 = V 2 = . . . V n
- 총 병렬 회로 전류는 개별 분기 전류의 합입니다. I total = I 1 + I 2 + . . . I n
- 병렬 회로의 총 저항은 개별 브랜드 저항보다 작습니다 .