DC 회로 이론

DC 회로 이론

전기 또는 전자 회로의 전압, 전류 및 저항 간의 기본 관계를 옴의 법칙이라고 합니다.

기본 DC 회로 이론은 전기 회로가 전기 요소의 상호 연결이고 전류는 전압으로 알려진 전위차(기전력)에 의해 폐쇄 회로 주위로 밀려나는 전하의 흐름(암페어(A))임을 살펴봅니다. 볼트(V)로 측정됩니다.

모든 물질은 원자로 구성되며, 모든 원자는 양성자, 중성자, 전자로 구성됩니다. 양성자는 양전하를 띤다. 중성자는 전하가 없으며(즉, 중성), 전자는 음전하를 띕니다. 원자는 원자핵과 원자 껍질의 전자 사이에 존재하는 강력한 인력에 의해 서로 결합되어 있습니다.

이러한 양성자, 중성자 및 전자가 원자 내에 함께 있으면 행복하고 안정적입니다. 그러나 우리가 그들을 서로 분리하면 그들은 개혁하기를 원하고 잠재적인 차이 라고 불리는 매력의 잠재력을 발휘하기 시작합니다 .

이제 폐쇄 회로를 생성하면 이러한 느슨한 전자가 전자의 흐름을 생성하는 인력으로 인해 이동하기 시작하고 양성자로 다시 표류합니다. 이러한 전자의 흐름을 전류 라고 합니다 . 전자가 이동하는 물질이 전자 흐름을 제한하므로 전자는 회로를 통해 자유롭게 흐르지 않습니다. 이러한 제한을 저항 이라고 합니다 .

 

그러면 모든 기본 전기 또는 전자 회로는 전압(v), 전류(i) 및 저항(Ω)이라는 세 가지 개별적이지만 매우 관련된 전기량으로 구성됩니다.

전기 전압

Dc 회로 이론에서 전압 (  V  )은 전하의 형태로 저장된 전기 공급 장치의 위치 에너지입니다. 전압은 도체를 통해 전자를 밀어내는 힘으로 생각할 수 있으며 전압이 클수록 주어진 회로를 통해 전자를 "밀어내는" 능력이 커집니다.

에너지에는 일을 할 수 있는 능력이 있기 때문에 이 위치 에너지는 회로 주위의 전류 형태로 전자를 한 지점이나 노드에서 다른 지점으로 이동시키는 데 필요한 일(줄)로 설명할 수 있습니다.

그런 다음 회로의 두 지점, 연결 또는 접합(노드라고 함) 사이의 전압 차이를 전위차 (pd)라고 하며 일반적으로 전압 강하 라고 합니다 .

두 지점 사이의 전위차는 회로 기호 V 또는 소문자 " v "를 사용하여 볼트 단위 로 측정됩니다 . 하지만 Energy , E 소문자 " e "는 생성된 EMF(기전력)를 나타내는 데 사용되는 경우도 있습니다. 그러면 전압이 클수록 압력(또는 미는 힘)도 커지고 일을 수행할 수 있는 능력도 커집니다.

시간이 지나도 변하지 않고 일정한 전압 소스를 DC 전압 이라고 합니다 . 시간이 지남에 따라 진폭이 주기적으로 변하는 전압 소스를 AC 전압 이라고 합니다 . AC 공급이든 DC 공급이든 전압은 볼트로 측정되며, 1볼트는 1옴의 저항을 통해 1암페어의 전류를 강제하는 데 필요한 전기 압력으로 정의됩니다.

전압은 일반적으로 볼트로 표시되지만 접두어는 마이크로볼트 ( μV = 10 -6 V ), 밀리볼트 ( mV = 10 -3 V ) 또는 킬로볼트 ( kV = 10 3 V )와 같이 존재하는 전압의 약수를 나타내는 데 사용 됩니다. ). 전압은 진폭이 양수이거나 음수일 수 있습니다.

배터리, 전원 공급 장치 또는 태양 전지는 고정된 값과 극성의 DC(직류) 전압 소스를 생성합니다. 예를 들어, 5v, 12v, -9v 등입니다. 반면에 가정, 사무실 및 산업 응용 분야에 사용할 수 있는 AC(교류) 전압 소스는 공급하는 전력과 관련된 값을 갖습니다. 가정에서 사용되는 교류(AC) 전기의 전압과 주파수는 일반적으로 영국에서는 230V AC(230V)이고 미국에서는 110V AC(110V)입니다.

일반 전자 회로는 1.5V에서 24V dc 사이의 저전압 DC 배터리 공급 장치에서 작동합니다. 정전압 소스에 대한 회로 기호는 일반적으로 극성 방향을 나타내는 양극, + 및 음극, – 기호가 있는 배터리 기호로 표시됩니다. 교류 전압원의 회로 기호는 내부에 사인파가 있는 원입니다.

전압 기호

물 탱크와 전압 공급 장치 사이에는 간단한 관계가 만들어질 수 있습니다. 출구 위의 물 탱크가 높을수록 더 많은 에너지가 방출되므로 물의 압력이 커지고, 전압이 높을수록 더 많은 전자가 방출되므로 위치 에너지가 커집니다.

전압은 항상 회로의 두 지점 사이의 차이로 측정되며, 이 두 지점 사이의 전압을 일반적으로 " 전압 강하 "라고 합니다. 전압은 전류 없이 회로 전체에 존재할 수 있지만 전류는 전압 없이는 존재할 수 없으며 DC 또는 AC와 같은 모든 전압 소스는 개방 또는 반개방 회로 조건을 좋아하지만 단락 조건을 파괴할 수 있으므로 싫어합니다.

 

전류

DC 회로 이론에서 전류 (  I  )는 전하의 이동 또는 흐름이며 강도 의 경우 암페어 (기호 i )로 측정됩니다. 이는 전압원에 의해 "밀어지는" 회로 주위의 전자(원자의 음입자)의 지속적이고 균일한 흐름(드리프트라고 함)입니다. 실제로 전자는 공급 장치의 음극(-ve) 단자에서 양극(+ve) 단자로 흐르며 회로 이해를 쉽게 하기 위해 기존 전류 흐름에서는 전류가 양극에서 음극 단자로 흐른다고 가정합니다.

일반적으로 회로도에서 회로를 통한 전류 흐름에는 전류 흐름의 실제 방향을 나타내기 위해 기호 I 또는 소문자 i 와 관련된 화살표가 있습니다. 그러나 이 화살표는 일반적으로 기존 전류 흐름의 방향을 나타내며 반드시 실제 흐름의 방향을 나타내는 것은 아닙니다.

기존 전류 흐름

일반적으로 이는 회로 주변의 양전하 흐름으로, 양에서 음으로 진행됩니다. 왼쪽 다이어그램은 배터리의 양극 단자에서 회로를 통해 흐르고 배터리의 음극 단자로 돌아가는 폐쇄 회로 주변의 양극 전하(정공)의 이동을 보여줍니다. 양극에서 음극으로의 전류 흐름은 일반적으로 기존 전류 흐름으로 알려져 있습니다.

이것은 전류의 방향이 회로에서 흐른다고 생각되는 전기 발견 당시 선택된 관례였습니다. 이러한 생각을 계속하기 위해 모든 회로 다이어그램 및 회로도에서 다이오드 및 트랜지스터와 같은 구성 요소에 대한 기호에 표시된 화살표는 기존 전류 흐름 방향을 가리킵니다.

그런 다음 기존 전류 흐름은 양극에서 음극으로 전류의 흐름을 제공하며 이는 실제 전자 흐름의 방향과 반대입니다.

전자 흐름

회로 주변의 전자 흐름은 음에서 양으로 흐르는 기존 전류 흐름의 방향과 반대입니다. 전기 회로에 흐르는 실제 전류는 배터리의 음극(음극)에서 흐르다가 다시 되돌아오는 전자로 구성됩니다. 배터리의 양극(양극)에 연결하세요.

이는 전자의 전하는 정의상 음수이므로 양극 단자에 끌리기 때문입니다. 이러한 전자의 흐름을 전자 전류 흐름(Electron Current Flow) 이라고 합니다 . 따라서 전자는 실제로 회로 주위의 음극 단자에서 양극으로 흐릅니다.

기존 전류 흐름 과 전자 흐름은 모두 많은 교과서에서 사용됩니다. 실제로 방향을 일관되게 사용하는 한 전류가 회로 주위로 흐르는 방향은 아무런 차이가 없습니다. 전류 흐름의 방향은 회로 내에서 전류가 수행하는 작업에 영향을 미치지 않습니다. 일반적으로 기존 전류 흐름(양수에서 음수)을 이해하는 것이 훨씬 쉽습니다.

전자 회로에서 전류원은 지정된 양의 전류를 제공하는 회로 요소입니다. 예를 들어 1A, 5A 또는 10A 등은 정전류 소스에 대한 회로 기호가 방향을 나타내는 내부 화살표가 있는 원으로 표시됩니다.

전류는 암페어(Amps) 단위 로 측정되며 암페어 또는 암페어는 1초 동안 회로의 특정 지점을 통과하는 전자 또는 전하(쿨롱의 Q ) 수( t 는 초)로 정의됩니다.

전류는 일반적으로 마이크로 암페어 (  μA = 10 -6 A  ) 또는 밀리암페어 (  mA = 10 -3 A  )를 나타내는 데 사용되는 접두어를 사용하여 암페어로 표현됩니다. 전류는 회로 주변의 흐름 방향에 따라 값이 양수이거나 음수일 수 있습니다.

한 방향으로 흐르는 전류를 직류( DC) 라고 하고 , 회로를 앞뒤로 번갈아 흐르는 전류를 교류 ( AC) 라고 합니다 . AC 또는 DC 전류는 전압 소스가 회로에 연결되어 있을 때 회로를 통해서만 흐르는지 여부와 그 "흐름"은 회로의 저항과 회로를 밀어내는 전압 소스 모두로 제한됩니다.

또한 교류 전류(및 전압)는 주기적이고 시간에 따라 변하기 때문에 I rms 로 주어진 "유효" 또는 "RMS"(제곱 평균 제곱근) 값은 DC 전류 I 평균 과 동일한 평균 전력 손실을 생성합니다  . 전류 소스는 단락 또는 폐쇄 회로 조건을 좋아하지만 전류가 흐르지 않기 때문에 개방 회로 조건을 싫어한다는 점에서 전압 소스와 반대입니다.

물 탱크 관계를 사용하면 전류는 파이프 전체의 흐름이 동일하며 파이프를 통과하는 물의 흐름과 동일합니다. 물의 흐름이 빠를수록 전류는 더 커집니다. 전류는 전압 없이 존재할 수 없으므로 DC 또는 AC에 관계없이 모든 전류 소스는 단락 또는 반단락 회로 조건을 좋아하지만 개방 회로 조건은 흐르는 것을 방지하므로 싫어합니다.

저항의 DC 회로 이론

저항 (  R  )은 전류의 흐름, 더 구체적으로 회로 내 전하의 흐름에 저항하거나 이를 방지하는 물질의 용량입니다. 이를 완벽하게 수행하는 회로소자를 '저항'이라고 합니다.

저항은 킬로 옴 (  kΩ = 10 3 Ω  ) 및 메가옴 (  MΩ = 10 6 Ω ) 을 나타내는 데 사용되는 접두어가 포함된 그리스 기호( Ω , Omega)인 옴(Ohms) 단위로 측정되는 회로 요소입니다  . 저항은 양수 값에서만 음수일 수 없습니다.

저항기 기호에 대한 DC 회로 이론

저항기가 갖는 저항의 양은 회로 요소가 "좋은 도체"(낮은 저항)인지 또는 "나쁜 도체"(높은 저항)인지를 결정하는 전류와 저항을 통과하는 전압의 관계에 의해 결정됩니다. 예를 들어 1Ω 이하의 낮은 저항은 회로가 구리, 알루미늄 또는 탄소와 같은 재료로 만들어진 양호한 도체임을 의미하고, 1MΩ 이상의 높은 저항은 회로가 유리, 도자기와 같은 절연 재료로 만들어진 불량 도체임을 의미합니다. 아니면 플라스틱.

반면에 실리콘이나 게르마늄과 같은 "반도체"는 저항이 양호한 도체와 양호한 절연체의 중간 정도인 물질입니다. 그래서 '반도체'라는 이름이 붙었습니다. 반도체는 다이오드, 트랜지스터 등을 만드는 데 사용됩니다.

저항은 본질적으로 선형이거나 비선형일 수 있지만 결코 음수가 될 수 없습니다. 선형 저항은 저항기 양단의 전압이 이를 통과하는 전류에 선형적으로 비례하므로 옴의 법칙을 따릅니다. 비선형 저항은 옴의 법칙을 따르지 않지만 전류의 일부 전력에 비례하는 전압 강하를 갖습니다.

저항은 순수하고 저항의 AC 임피던스가 DC 저항과 동일하므로 주파수의 영향을 받지 않으므로 결과적으로 음이 될 수 없습니다. 저항은 전기 부품인 반면 저항은 옴의 법칙에 의해 정의된 직선의 기울기이므로 저항은 항상 양수이고 음수는 아닙니다.

저항기는 수동 회로 요소로 분류되므로 전력을 공급하거나 에너지를 저장할 수 없습니다. 대신 저항기는 열과 빛으로 나타나는 전력을 흡수합니다. 저항의 전력은 전압 극성 및 전류 방향에 관계없이 항상 양수입니다.

매우 낮은 저항 값(예: 밀리옴(  mΩ ))의 경우 저항( R ) 자체  보다는   저항의 역수(  1/R )를 사용하는 것이 훨씬 더 쉽습니다  . 저항의 역수를 컨덕턴스(Conductance )라고 하며 기호(  G  )는 도체나 장치가 전기를 전도하는 능력을 나타냅니다.

즉, 전류 흐름의 용이성을 표현하고 전류 흐름을 i = 1/R * v = Gv 로 나타낼 수도 있습니다 . 따라서 높은 전도도 값은 구리와 같은 좋은 전도체를 의미하고 낮은 전도도 값은 목재와 같은 나쁜 전도체를 의미합니다. 컨덕턴스의 표준 측정 단위는 Siemen 기호( S )입니다.

컨덕턴스에 사용되는 단위는 mho(ohm을 거꾸로 표기함)이며, 이는 반전된 Ohm 기호 ℧ 로 표시됩니다 . 전력은 컨덕턴스를 사용하여 다음과 같이 표현할 수도 있습니다. p = i 2 /G = v 2 G .

일정한 저항 (  R  )의 회로에서 전압 (  v  )과 전류 (  i ) 사이의 관계는  표시된 것처럼 저항 값과 동일한 기울기를 갖는 직선 iv 관계를 생성합니다.

DC 회로 이론 요약

이제 여러분은 DC 회로 이론과 전기 전압 , 전류 및 저항이 어떻게 서로 밀접하게 연관되어 있는지에 대해 어느 정도 알고 계실 것입니다. 전압 , 전류 및 저항 사이의 관계는 옴의 법칙의 기초를 형성합니다. 저항이 고정된 선형 회로에서는 전압을 높이면 전류가 증가하고, 마찬가지로 전압을 낮추면 전류가 감소합니다. 즉, 전압이 높으면 전류가 크고, 전압이 낮으면 전류가 낮다는 의미입니다.

마찬가지로, 저항을 높이면 주어진 전압에 대해 전류가 감소하고, 저항을 낮추면 전류가 증가합니다. 이는 저항이 높으면 전류가 낮고, 저항이 낮으면 전류가 높다는 것을 의미합니다.

그러면 회로 주변의 전류 흐름은 전압에 정비례( ∝  )하고(  V↑는 I↑  를 유발  )  저항에는   반비례(  1/∝ )( R↑는 I↓  를 유발  )함 을 알 수 있습니다   .

세 가지 단위의 기본 요약은 다음과 같습니다.

• 전압 또는 전위차는 회로의 두 지점 사이의 위치 에너지를 측정한 것이며 일반적으로 "  전압 강하  "라고 합니다.
• 전압 소스가 폐쇄 루프 회로에 연결되면 전압은 회로 주위에 흐르는 전류를 생성합니다.
• DC 전압 소스에서 +ve(양수) 및 −ve(음수) 기호는 전압 공급 장치의 극성을 나타내는 데 사용됩니다.
• 전압은 볼트(Volt) 단위 로 측정되며  기호는 V (전압), E (전기 에너지)로 표시됩니다.
• 전류 흐름은 회로를 통한 전자 흐름과 정공 흐름의 조합입니다.
• 전류는 회로 주변의 지속적이고 균일한 전하 흐름이며 암페어 또는 암페어 단위 로 측정되며 기호 I 를 갖습니다 .
• 전류는 전압에 정비례합니다(  I ∝ V ).
• 교류의 실효(rms) 값은 저항성 요소를 통해 흐르는 직류와 동일한 평균 전력 손실을 갖습니다.
• 저항은 회로 주위에 흐르는 전류에 대한 반대입니다.
• 낮은 저항 값은 도체를 의미하고 높은 저항 값은 절연체를 의미합니다.
• 전류는 저항에 반비례합니다(  I 1/∝ R  ).
• 저항은 옴 단위 로 측정되며 그리스 기호 Ω 또는 문자 R 이 있습니다 .

수량	상징	측정 단위	약어
전압	V 또는 E	볼트	V
현재의	나	암페어	ㅏ
저항	아르 자형	옴	Ω

DC 회로 이론 에 대한 다음 튜토리얼에서는 전기 회로 내의 전압, 전류 및 저항 간의 관계를 설명하는 수학 방정식이자 전자 및 전기 공학의 기초가 되는 옴스 법칙(Ohms Law)을 살펴보겠습니다. 옴의 법칙은 V = I*R 로 정의됩니다 .

728x90