[Fundamentals of Electirc Circuits #1][기본개념2]

· 목차

 - Circuit element (회로요소)

    1. Ideal impedent source (이상적인 독립전원)

    2. Ideal dependent source (이상적인 종속전원)

 - Basic Law (기본법칙)

    1. Resistance (저항)

    2. Ohm's Law (옴의 법칙)

    3. Open & Short circuit ( 개방회로 / 단락회로)

    4. conductance (컨덕턴스)

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이번에는 앞의 포스팅에 이어서 기본적인 개념과 더불어서

기본법칙의 일부를 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

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Circuit element (회로요소)

 

 

 

요소는 회로를 구성하는 기본 블록입니다. 회로는 이런 요소의 상호결합을 말합니다.

여기서 회로해석은 회로 내 소자 양단의 전압(또는 관통하는 전류)을 결정하는 과정입니다.

 

소자의 종류에는 두 가지의 종류의 구성요소가 있으며, 수동소자와 능동소자가 있습니다.

능동소자는 에너지를 생성할 수 있는 소자입니다.

능동소자에는 발전기, 전지, 연산증폭기 등이 있습니다.

반면에 수동소자는 에너지를 생성할 수 없는 소자입니다.

예를 들어서 저항, 커패시터, 인덕터 등이 있습니다.

 

가장 중요한 능동소자는 그것에 연결된 회로에 전력을 전달하는 전압원 또는 전류원입니다.

이런 종류의 전원으로는 독립전원과 종속전원이 있습니다.

 

 

 

• 이상적인 독립 전원

 

 

 

이상적인 독립 전원은 연결된 다른 소자들에 상관없이 정해진 전압과 전류를 공급하는 능동소자입니다.

아래에 이상적인 전압원과 전류원의 심볼들을 살펴보겠습니다.

 

독립 전압원에 사용되는 Symbol

 

독립 전류원에 사용되는 symbole

 

 

 

• 이상적인 종속 전원

 

 

 

이상적인 종속 전원은 다른 전압이나 전류에 의해 제어되는 양을 가지는 능동회로 요소입니다.

아래에 이상적인 종속 전압원과 전류원의 심볼을 살펴보겠습니다.

종속 전압원과 전류원 symbol

 

이상적인 종속 전원은 일반적으로 다이아몬드의 형태로 나타냅니다.

종속 전원은 회로 내의 다른 요소에 의해 제어됩니다. 여기서 다른 요소로는

전압이나 전류원이 될 수 있기 때문에 네 가지 종류의 종속 전원이 있습니다.

 

1. 전압제어 전압원(VCVS)

2. 전류제어 전압원(CCVS)

3. 전압제어 전류원(VCCS)

4. 전류제어 전류원(CCCS)

 

 

 

Basic Law(기본법칙)

 

 

 

• Resistance (저항)

대부분의 물질은 전하의 흐름을 방해하는 특성을 가지고 있습니다.

전류를 방해하는 성질을 저항(Resistance)이라고 하고 기호로 R로 표시합니다.

 

위의 그림을 참고해서 보면 $\rho$는 물질의 고유저항(resistivity)를 말합니다. 단위는 $[\Omega - m]$입니다.

여기서 저항을 공식으로 표현해보면 $R = \rho \frac{\ell}{A}$입니다. 

 

위의 그림을 통해서 다음의 두 가지를 추론해 볼 수 있습니다.

1. 길이가 길면 저항이 커진다.

2. 단면적이 넓으면 전하가 지나가기 쉽다(저항이 작아진다.)

 

2번의 경우 수도관과 같다고 생각하면 될 것 같습니다.

수도관이 넓으면 물이 너 많이 지나갈 수 있다는 것과 같습니다.

 

저항은 고정된 값을 갖거나 또는 가변시킬 수 있습니다.

가변저항과 저항은 다음과 같은 기호를 갖습니다.

 

 

 

• Ohm's Law (옴의 법칙)

 

 

 

저항의 전류와 전압의 관계를 설명한 것이 옴의 법칙으로 알려져있다.

'옴의 법칙에서 저항 양단의 전압 v는 저항을 흐르는 전류 i와 직접적으로 비례한다.'

 

$v\propto i$ 입니다. 비례의 기호를 없앨 수 있는 방법은 비례상수를 통해서 같다고 표현할 수 있습니다.

$$ v=iR $$

 

 

 

• Open & Short circuit (개방회로와 단락회로)

 

 

 

 

위의 두 사진 Open& Short circuit의 심볼입니다.

저항값 R은 0에서 무한대까지 범위를 가지기 때문에 두 극단의 경우를 고려해볼 수 있습니다.

두 극단의 경우를 생각했을때 위와 같이 회로를 구성할 수 있습니다.

 

$R = \infty$인 소자는 개방회로(open circuit),

$R = 0 $인 소자는 단락회로(short circuit) 입니다.

 

 

 

• Conductance(컨덕턴스)

 

 

 

컨덕턴스 소자가 얼마나 전기적 전류를 잘 흘릴 수 있는지를 나타내는 척도입니다.

기호로는 $[1S = 1\mho = 1 A/V]$입니다.

 

$$ G = \frac{1}{R} = \frac{i}{v} $$

 

 

 

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지금까지 기본적인 개념과 더불어서 기본법칙의 일부에 대해서 배워봤습니다.

공부하면서 기본적인 개념이 항상 중요하다는 것을 느끼는 것 같습니다.

다음에 이어서 기본법칙에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

감사합니다.