Transcript 전기의 기초 저항 저항 인덕턴스 커패시턴스 커패시턴스 2.커패시터

전기의 기초
1. 전류(전자의 흐름)
전류란, 적당한 외부의 힘을 얻으면 전자는 양으로 충전된 원자에서 음으로 충전된 원자로 이동
하게 되며 이러한 흐름을 전류 라고 한다.
전류의 기호는 I 로 표시하며, 전류의 측정단위는 A(암페어)이다. 1A(암페어)는 1C(쿨롱)의 전하
가 1초 동안 한 점을 지날 때 이것을 암페어(A)라 한다.
• 𝐼=
𝑄
I=전류(A), Q=전하량(C), t=시간(sec)
𝑡
• *쿨롱이란, 6.24 × 1018개 전자의 전하를 합하여 쿨롱(C)이라 한다.
2. 전압(전자를 이동시키는 힘)
전압이란, 전기를 발생시키는 원동력이며, 한쪽에서의 전자의 과잉과 다른 한쪽에서의 전자의
결핍이 원인이 되며 이러한 도체의 두 끝에서 결정되는 전위차에 의해서 전자가 이동하고 흐르
게 된다. 이 전위차를 기전력(emf) 또는 전압이라고 한다.
전압의 기호는 E이며, 측정단위는 V(볼트)라고 한다.
3. 저항(전류의 흐름 방해)
저항이란, 회로를 통해 움직이는 자유전자는 전자를 쉽게 내주지 않는 원자와 부딪힌다. 이 전
자의 흐름(전류)을 방해하는 것을 저항이라 한다.
저항의 기호는 Ω이며, 측정단위는 옴(ohm)이라고 한다. 저항 1옴(ohm)은 회로에 1볼트(V)가 공
급 되었을 때, 1암페어(A)의 전류가 흐를 수 있도록 하는 회로의 저항값 이다.
저항
1. 저항기
저항기란, 전류의 흐름에 대해 특정한 저항값을 가지기 위해 제도된 부품
이다. 저항기는 고정의 값, 또는 가변의 값을 가지며 그것들은 특정 회로, 공간
그리고 조작 필요조건에 따라 다양하다. 저항기의 허용오차는 저항값의 변화
에 대해 받아 들일 수 있는 정도를 말하며, ±20% ± 10%, ±5%, ±2%, ±1% 의
허용오차를 가진다. 저항값은 제공된 표준 저항값에 저항값에 저항 색깔띠의
승수를 곱하여 결정한다.
2.저항기의 식별
저항기는 크기가 작아서 저항값과 허용오차를 표시하기 어려우므로 색깔띠로 저항값을 표시
한다.
저항
3.저항의 연결
회로의 기본적인 세가지 형태는 직렬회로, 병렬회로, 직-병렬 회로가 있다. 직렬회로는 회로에
서 전류가 단일 결로로 흐르고, 병렬회로는 전류의 흐름을 둘 이상으로 나눈다. 직-병렬회로는
직렬과 병렬의 조합으로 나타낸다.
1) 저항의 직렬연결
저항이 회로에 직렬로 참가 될수록 회로에 총 저항값은 증가한다. 직렬회로에서 총 저항값은
회로에 각각의 저항값의 총 합 이다.
𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + ⋯ + 𝑅𝑛
2) 저항의 병렬연결
병렬로 연결된 저항이 많으면 많을수록 전류가 흐르는데 방해요소가 줄어들게 되고, 저항값은
작아진다.
1
1
1
1
1
=
+
+
+⋯+
𝑅𝑇 𝑅1 𝑅2 𝑅3
𝑅𝑛
3) 저항의 직-병렬 연결
직-병렬 회로나 복합회로의 총 저항값은 직렬과 병렬 공식을 사용하여 계산한다.
인덕턴스
1.인덕턴스
도체에 전류가 흐를 때 Magnetic Field가 형성되고, 이 Magnetic Field 는 에너지를 가지고 있으며,
인덕턴스의 기초가 된다. 인덕턴스란, 전류 흐름의 변화에 대항하는 도체의 전기적 특성이며,
인덕턴스는 관성이 기계적 물질의 속도에 미치는 것과 같은 효과를 전기회로에서 전류에 나타
낸다. 즉, 도체를 통해 전류가 흐르면 인덕턴스는 전류가 계속 흐르는 것을 돕는다.
인덕턴스의 기호는L이고, 측정단위는 헨리(H)이다. 헨리는 도체에 전류가 1초당 1암페어의 비
율로 일정하게 변할 때, 1볼트의 기전력이 생기는 인덕턴스의 크기를 말한다.
2. 인덕터
인덕터는 Magnetic Field에서 에너지를 저장하는 장치이며, 특정한 인덕턴스를 갖도록 설계된
장치이다. 인덕터는 대체로 ±10%의 허용오차를 가지나 1% 미만의 허용오차도 유용하다. 저항
과 같이 인덕터는 직렬, 병렬, 직-병렬로 결합해 연결할 수 있고, 총 인덕턴스의 합은 각각의 회로
에 대해 총 저항값을 구하는 방법과 동일하다.
3.L/R시정수
시정수란 도체에 최대 전류의 63.2%로 전류가 증가하거나 36.8%로 전류가 감소하는데 걸리는
시간이다. L/R은 RL회로의 시정수의 기호로 사용된다.
𝐿
t= [t=시간(sec),L=인덕턴스(H),R=저항(Ω) ]
𝑅
커패시턴스
1.커패시턴스
축전기는 직류가 가해지면 한 순간 전류가 흐르며 충전되다가 전하량이 채워지면 더 이상 전류
를 흐르게 하지 않습니다. 이 때 축전기(capacitor)에 채워지는 전하량을 커패시턴스(capacitance)
라고 한다.
커패시턴스의 표준문자는 C이며, 기본단위는 패러드(F)이다. 패러드는 커패시터가 1볼트로 충
전 되었을때, 1쿨롱의 전하량으로 축적될 수 있는 커패시터의 용량이다.
𝑄
𝐶=
[𝐶 = 커패시턴스, 𝑄 = 전하량, 𝐸 = 전압]
𝐸
2.커패시터
저항과 인덕터처럼 커패시터도 직렬, 병렬, 직-병렬로 연결된다.
1)커패시터가 직렬로 연결될 경우 유전체의 두께를 증가시키는 효과를 나타낸다.
1
1
1
1
1
= + + + ⋯+
𝐶𝑇 𝐶1 𝐶2 𝐶3
𝐶𝑛
다른 값의 커패시터가 직렬로 연결 되었을때, 더 작은 커패시터가 최고의 전압으로 충전된다.
2)병렬로 연결된 커패시터는 전극 면적을 증가시키는 효과를 나태난다.
𝐶𝑇 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3 + ⋯ + 𝐶𝑛
병렬 커패시터는 모두 같은 전압으로 충전된다.
커패시턴스
2.커패시터
커패시터는 콘덴서 혹은 축전기라고 도 하며, 특정 양의 커패시턴스를 가지는 장치이다.
커패시터는 전자가 과잉(음전하)인 전극과 전자가 부족(양전하)한 다른 전극에 의해 충전
되며, 유전체는 전극 사이로 전자가 이동하는 것을 막는다. 커패시터가 충전되면 모든 전
류의 흐름은 멈추며, 커패시터의 전압은 전압원의 전압과 같아진다.
커패시터의 커패시턴스에 영향을 미치는 4가지 요소로는 전극의 면적, 전극 사이의 거리,
유전체 재료의 유형, 그리고 온도가 있다. 커패시터는 전극의 면적에 비례하고, 전극 사이
의 거리에 반비례한다. 전기 에너지를 축적하기 위한 커패시터의 능력은 전극사이의 유
전체 재료의 전자 궤도 왜곡에 의존한다. 그 왜곡의 정도는 유전체 재료의 성질에 따라 다
르며, 유전율로 나타낸다. 그에 반해 커패시터의 온도는 4가지 요인 중 중요도가 최소이
며, 일반적으로 사용하는데 있어서 거의 고려할 필요가 없다.
커패시턴스& 옴의 법칙
3.RC시정수
RC시정수는 시간, 저항, 커패시터스 사이의 관계를 반영한다. 시정수는 공급된 전압의 63.2%로
충전하거나 36.8%로 방전하기 위해 소요되는 시간이다.
t=RC [t=시간(sec), R=저항(Ω), C=커패시턴스(F)]
옴의 법칙
옴의 법칙이란, 1826년 독일의 물리학자 G. S. Ohm(옴)이 발견했다. 옴의 법칙은 전기회로 내의
전류, 전압, 저항 사이의 관계를 나타내는 매우 중요한 법칙이다.
1) 인가된 전압은 회로 전류와 회로 저항의 곱과 같다.
𝐸 =𝐼×𝑅
2) 전류는 인가된 전압을 회로 저항으로 나눈 값과 같다.
𝑅
I=
𝐸
3) 회로 저항은 인가된 전압을 회로 전류로 나눈 값과 같다.
𝐸
𝑅=
𝐼
* 위 공식들을 이용해 전류, 전압, 및 저항 중 두개의 값을 알 수 있으면 나머지 한 개의 값도 알
수있다.