1. 기본 회로소자

1. 기본 회로소자

SI접두어

인자	이름	기호	인자	이름	기호
\(10^{-18}\)	atto	\(a\)	\(10^{12}\)	tera	\(\text{T}\)
\(10^{-15}\)	femto	\(f\)	\(10^{9}\)	giga	\(\text{G}\)
\(10^{-12}\)	pico	\(p\)	\(10^{6}\)	mega	\(\text{M}\)
\(10^{-9}\)	nano	\(n\)	\(10^{3}\)	kilo	\(\text{K}\)
\(10^{-6}\)	micro	\(\mu\)
\(10^{-3}\)	milli	\(m\)
\(10^{-2}\)	centi	\(c\)

기본 SI단위

전하

SI단위는 쿨롬(\(\text{C}\), Coulomb, 1쿨롬은 \(1\text{A}\)의 전류가 흐르는 도선의 단면을 1초동안 통과한 전기량이다)이고 시간에 따라 변하지 않는 전하량(직류)은 \(Q\), 시간에 따라 변하는 전하량은 \(q=q(t)\)로 나타낸다.

전류

 

SI단위는 암페어(\(\text{A}\), ampere, 암페어는 순수한 양전하의 순간이동율이고 1암페어는 초당 1쿨롬)이고 전류의 방향은 음의 전하의 이동의 반대방향이다.

식으로 나타내면 \(\displaystyle i=\frac{dq}{dt}\)이다. 전하량을 전류를 이용하여 나타내면 \(\displaystyle q(t)=\int_{t_{0}}^{t}{idt}+q(t_{0})\)이다.

전압

SI단위는 볼트(\(\text{V}\), volt, 전하가 소자를 통과하는데 필요한 일의 양이고 1볼트는 줄당 1쿨롬)이고 전압은 전류의 존재에 관계없이 두 단자 사이에 존재할 수 있다. 전압의 극성은 +, -기호를 사용하여 나타낸다.

전원

SI단위는 와트(\(\text{W}\), watt 또는 \(\text{J/s}\), 일을 하거나 에너지가 사용되는 비율이고 1와트는 줄당 1초)이고 에너지가 소모되는 비율을 나타낸다. 전류의 방향이 +단자이면 전력은 흡수되는 전력을 나타내고 전류의 방향이 -단자이면 전력은 소자에서 생성되는 에너지의 비율이다. 식으로는 \(P=vi\)이다.

전압이 전류의 영향을 받지 않거나 전류가 전압의 영향을 받지 않는 소자를 독립전원이라고 한다.

독립전류원에 흐르는 전류는 이 전류원 양단에 걸리는 전압의 영향을 받지 않는다. 반대로 독립전압원에 걸리는 전압은 이 전압원을 통해 흐르는 전류의 영향을 받지 않는다.

다음은 독립전원을 기호로 나타낸 것이다.

전원의 크기가 회로 내부의 다른 전압이나 전류에 의해 결정되는 전원을 종속전원이라고 한다.

\(K\)의 단위는 없고 \(g\)의 단위는 \(\text{A/V}\), \(r\)의 단위는 \(\text{V/A}\)이다. 

두개 이상의 간단한 회로소자를 연결하면 전기회로망이 된다. 회로망이 적어도 하나의 폐경로를 포함하면 전기회로라고 한다.

위의 그림에서 왼쪽은 회로망이나 회로는 아니다. 그러나 오른쪽은 회로망이자 회로이다.

옴의법칙: \(v=Ri\). 여기서 비례상수 \(R\)을 저항이라고 한다. 저항의 SI단위는 옴(\(\Omega\))이고 \(1\Omega=1\text{V/A}\)이다. 

전력소모

저항에서 소모된 전력은 물리적으로 열 또는 빛의 형태로 나타나며, 항상 양의 값을 갖는다. 저항은 전력을 공급하거나 에너지를 저장하지 못하는 수동소자이다.

컨덕턴스

옴의 법칙을 \(\displaystyle\frac{i}{v}=\frac{1}{R}=G\)로 나타낼 수 있다. 이때 상수 \(G\)를 컨덕턴스라고 한다. 컨덕턴스는 저항의 역수이고 SI단위는 \(\text{S}\)(지멘스)이며 \(1\text{G}=1\text{A/V}\)이다.

*단락회로는 저항값이 0인 저항으로 전류값에 관계없이 전압값이 0이다. 개방회로는 저항값이 무한대인 저항으로 전압값에 관계없이 전류값이 0이다.

참고자료:

Engineering Circuit Analysis 8th edition, Hayt, Kemmerly, Durbin, McGraw-Hill