[전기기사 필기] 회로이론 1. 전류, 전압, 저항, KCL, KVL

[전기기사 필기] 회로이론 1. 전류, 전압, 저항, KCL, KVL

 

 

회로이론부터 천천히, 개념부터 머리 속에 복습을 할 수 있도록

스토리를 만들어서 남에게 설명을 할 수 있도록 연습을 해보겠습니다.

회로이론의 가장 기초적인 용어들인 전류, 전압, 저항, KCL, KVL에 대해서부터

시작해보도록 하겠습니다.

필기가 별로 안예쁘지만... 참고로만 보시고, 글 읽는 것을 중심으로 보면 좋겠네요.

 

가장 먼저 나온 전류라는 것은 I라고 쓰고 커런트(Current)라고 읽습니다.

전류는 '흐른다' 라고 표현을 하며 좀 더 자세히 알아보면 전하가 움직이기 때문에

발생하는 현상입니다. 단위는 [A] (암페어)라고 읽고 구하는 공식 I = Q/t 입니다.

여기서 Q는 전하량, t는 시간(초)입니다. 이것은 단위시간(1초)당 움직이는 전하량(Q)라고

표현을 할 수 있습니다. 그렇다면 전하량 이라는 것은 무엇을 뜻하는가라는 이야기를 해야합니다.

 

전하량이란 것은 (-)전하가 가진 전기의 양이라고 보면 됩니다. 이 값은 1.602 x 10^(-19) [C]

단위는 [쿨롱]이라고 읽습니다. 위에 10^(-19)이면 엄청나게 작은 값입니다. 눈에 보이지도 않으니

저렇게 작은건 당연하겠죠? 이 값을 적용시켜보면, 즉 1A에 대해서 나타내어 본다면

1A = 6.24 x 10^18 이라는 값이 나오는데, 이 의미는 1초동안에 6.24x10^18의 전하량이 전달되면

1A의 전류가 흐른다 입니다.

 

전압은 V라고 쓰고 볼티지(Voltage)라고 읽습니다. 위에서 전류는 '흐른다' 라고 했지만 전압은 흐르는 것이

아니라 '걸린다' 혹은 '인가된다' 라고 표현을 합니다. 단위는 [V] 볼트 입니다. 전압이라는 것은 단순히 들었을 경우에는

전자 혹은 전기의 압력이라고 생각하기 쉬운데 압력이라고 하면 좋은 표현이 되지 못합니다.

전압은 '전위의 차이'라고 표현을 합니다. 전위라는 것은 전자가 가진 위치 에너지라고 생각하시면 됩니다.

그럼 전위의 차이라는 것은 '두 지점 간의 위치 에너지 차이' 라고 할 수 있습니다. 아래 공식을 보면

전압 V = W/Q 로 구하는데 이 값은 일[J]/전하량[Q]를 통해 구할 수 있으며 이 공식을 통해서

일 W = QV라는 공식도 유도할 수 있습니다.

 

저항은 R이라 쓰고 레지스터(resistor)라고 읽습니다. 저항은 이름 그대로 무언가에 대해 저항한다 라는,

비슷한 의미로 전류를 잘 흐르지 못하도록 만드는 회로 소자입니다. 단위는 [Ω] 옴 입니다. 가장 기본적인

전류, 전압, 저항에 대해서는 확실히 알고 넘어가도록 합시다.

 

전력은 P이라 쓰고 파워(power)라고 읽습니다. 나중에는 유효, 무효, 피상전력을 배우지만 여기서는

유효전력 P만 보겠습니다. 전력의 단위는 [W] 와트 입니다. 구하는 공식은 한 일의 양 W를 시간 t로

나눈 값 입니다. P = W/t 라는 공식, 그리고 한 일의 양 W = Pt 라는 공식도 구할수있습니다.

 

 

 

 

 

 

KCL 이란, 키르히호프의 전류 법칙(키르히호프 커런트 로우)입니다. 전류에 관한 공식이고

회로이론의 가장 기본적인 공식 중 하나입니다. '들어오는 전류의 양 = 나오는 전류의 양' 으로

기억하면 됩니다.

 

KVL 이란, 키르히호프의 전압 법칙(키르히호프 볼티지 로우)입니다. 전압에 관한 공식이고

이 역시도 기본적인 공식 입니다. 이는 '폐루프 회로에서 전압의 합은 0' 이라고 기억하면 됩니다.

 

 

 

 

 

그리고 기본적인 회로에서의 합성에 관한 이야기입니다. 직렬 회로에서는

 

 

 

다음과 같은 식이 성립합니다. 

전체 전압은 각각의 전압의 합과 같다.

전체 전류 = R1에 흐르는 전류 = R2에 흐르는 전류(물으로 생각)

합성저항 R0 = R1 + R2 (그냥 더하면 된다)

 

 

병렬 회로에서는

 

 

 

전체 전류는 각각의 전류의 합과 같다.(KCL 생각)

전체 전압 = R1에 인가된 전압 = R2에 인가된 전압(위치 에너지 차이)

합성 저항 R0 = R1xR2/(R1+R2) -> '합 분의 곱'으로 간단히 기억.

 

그 다음으로 소개하는 것은 컨덕턴스 G입니다. 컨덕턴스는 저항의 역수입니다.

그래서 기호가 옴을 거꾸로 쓴 모양으로 쓰고 모(mho)라고 읽거나 S로 쓰고 지멘스 라고

읽기도 합니다.

 

인덕턴스는 L이라 쓰고 단위는 [H] 헨리, 자기에너지, 전류와 관련이 있습니다. W = 1/2LI^2

캐패시턴스는 C라 쓰고 단위는 [C] 패럿, 정전에너지, 전압과 관련이 있습니다. W = 1/2CV^2