전자 장치의 기본을 이해한다는 것은 회로, 작동 방식 및 다양한 유형의 회로에 대한 총 저항과 같은 것을 계산하는 방법을 이해하는 것을 의미합니다. 실제 회로는 복잡해질 수 있지만 더 간단하고 이상적인 회로에서 배운 기본 지식으로 이해할 수 있습니다.
두 가지 주요 유형의 회로는 직렬 및 병렬입니다. 직렬 회로에서 모든 구성 요소 (예: 저항기)는 회로를 구성하는 단일 와이어 루프와 함께 일렬로 배열됩니다. 병렬 회로는 각각에 하나 이상의 구성 요소가있는 여러 경로로 분할됩니다. 직렬 회로를 계산하는 것은 쉽지만 차이점과 두 유형을 모두 사용하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다.
전기 회로의 기초
전기는 회로에서만 흐릅니다. 즉, 무언가가 작동하려면 완전한 루프가 필요합니다. 스위치로 루프를 끊으면 전원 공급이 중단되고 조명 (예 :)이 꺼집니다. 간단한 회로 정의는 전자가 이동할 수있는 도체의 폐 루프이며 일반적으로 전력으로 구성됩니다. 소스 (예: 배터리) 및 전기 부품 또는 장치 (예: 저항기 또는 전구) 및 도선.
회로의 작동 방식을 이해하려면 몇 가지 기본 용어를 이해해야하지만 일상 생활에서 사용되는 대부분의 용어에 익숙해 질 것입니다.
"전압 차이"는 단위 전 하당 두 위치 간의 전위 에너지 차이를 나타내는 용어입니다. 배터리는 두 단자 사이에 전위차를 만들어 작동하여 회로에 연결될 때 전류가 한 단자에서 다른 단자로 흐르도록합니다. 한 지점에서의 전위는 기술적으로 전압이지만 실제로는 전압의 차이가 중요합니다. 5 볼트 배터리는 두 단자간에 5 볼트의 전위차를 가지며 1 볼트 = 쿨롱 당 1 줄입니다.
전선 (예: 전선)을 배터리의 양쪽 단자에 연결하면 회로가 생성되고 전류가 주변에 흐릅니다. 전류는 암페어 단위로 측정되며 이는 초당 쿨롱 (충전)을 의미합니다.
모든 도체는 전류 흐름에 대한 재료의 반대를 의미하는 전기 "저항"을 갖습니다. 저항은 옴 (Ω) 단위로 측정되며 1 볼트의 전압에 연결된 1 옴의 저항을 가진 도체는 1 암페어의 전류를 흐르게합니다.
이들 간의 관계는 옴의 법칙으로 요약됩니다.
V = IR
즉, "전압은 전류에 저항을 곱한 것과 같습니다."
시리즈 대 병렬 회로
두 가지 주요 유형의 회로는 구성 요소가 배치되는 방식에 따라 구별됩니다.
간단한 직렬 회로 정의는 "구성 요소가 일직선으로 배열 된 회로이므로 모든 전류가 차례로 각 구성 요소를 통해 흐릅니다."입니다. 만약 두 개의 저항에 연결된 배터리로 기본 루프 회로를 만든 다음 배터리로 다시 연결하면 두 개의 저항이 시리즈. 따라서 전류는 배터리의 양극 단자에서 나옵니다 (관습 적으로 전류를 양의 끝에서 나온다) 첫 번째 저항으로, 그에서 두 번째 저항으로 그리고 다시 배터리.
병렬 회로는 다릅니다. 두 개의 저항이 병렬로 연결된 회로는 각각에 저항이있는 두 개의 트랙으로 분할됩니다. 전류가 접합부에 도달하면 접합에 들어가는 동일한 양의 전류도 접합을 떠나야합니다. 이를 전하 보존이라고합니다. 특히 전자 제품의 경우 Kirchhoff의 현행법이 적용됩니다. 두 경로에 동일한 저항이 있으면 동일한 전류가 아래로 흐르기 때문에 6A의 전류가 두 경로에서 동일한 저항을 가진 접합부에 도달하면 각각 3A가 아래로 흐릅니다. 그런 다음 회로를 완료하기 위해 배터리에 다시 연결하기 전에 경로가 다시 결합됩니다.
직렬 회로에 대한 저항 계산
여러 저항기의 총 저항을 계산하면 직렬 대 저항의 차이가 강조됩니다. 병렬 회로. 직렬 회로의 경우 총 저항 (아르 자형합계)는 개별 저항의 합이므로 다음과 같습니다.
R_ {total} = R_1 + R_2 + R_3 + ...
직렬 회로라는 사실은 경로의 총 저항이 경로에있는 개별 저항의 합이라는 것을 의미합니다.
연습 문제의 경우 3 개의 저항이있는 직렬 회로를 상상해보십시오.아르 자형1 = 2 Ω, 아르 자형2 = 4Ω 및아르 자형3 = 6 Ω. 회로의 총 저항을 계산하십시오.
이것은 단순히 개별 저항의 합계이므로 솔루션은 다음과 같습니다.
\ begin {정렬} R_ {total} & = R_1 + R_2 + R_3 \\ & = 2 \; \ 오메가 \; + 4 \; \ 오메가 \; +6 \; \ 오메가 \\ & = 12 \; \ Omega \ end {정렬}
병렬 회로의 저항 계산
병렬 회로의 경우 계산아르 자형합계 좀 더 복잡합니다. 공식은 다음과 같습니다.
{1 \ above {2pt} R_ {total}} = {1 \ above {2pt} R_1} + {1 \ above {2pt} R_2} + {1 \ above {2pt} R_3}
이 공식은 저항의 역수 (즉, 저항으로 나눈 값)를 제공합니다. 따라서 전체 저항을 얻으려면 답으로 나눠야합니다.
이전의 동일한 3 개의 저항이 대신 병렬로 배열되었다고 상상해보십시오. 총 저항은 다음과 같이 주어집니다.
\ begin {aligned} {1 \ above {2pt} R_ {total}} & = {1 \ above {2pt} R_1} + {1 \ above {2pt} R_2} + {1 \ above {2pt} R_3} \\ & = {1 \ 위 {2pt} 2 \; Ω} + {1 \ 위 {2pt} 4 \; Ω} + {1 \ 위 {2pt} 6 \; Ω} \\ & = {6 \ 위 {2pt} 12 \; Ω} + {3 \ 위 {2pt} 12 \; Ω} + {2 \ 위 {2pt} 12 \; Ω} \\ & = {11 \ 위 {2pt} 12Ω} \\ & = 0.917 \; Ω ^ {-1} \ end {aligned}
하지만 이것은 1 /아르 자형합계, 그래서 대답은 다음과 같습니다.
\ begin {aligned} \ R_ {total} & = {1 \ above {2pt} 0.917 \; Ω^{-1}}\\ &= 1.09 \; \ Omega \ end {정렬}
직렬 및 병렬 조합 회로를 해결하는 방법
모든 회로를 직렬 및 병렬 회로의 조합으로 나눌 수 있습니다. 병렬 회로의 분기에는 세 개의 구성 요소가 직렬로있을 수 있으며 회로는 연속 된 세 개의 병렬 분기 섹션으로 구성 될 수 있습니다.
이와 같은 문제를 해결하는 것은 회로를 섹션으로 나누고 차례로 해결하는 것을 의미합니다. 병렬 회로에 3 개의 분기가 있지만 이러한 분기 중 하나에 일련의 3 개의 저항이 연결되어있는 간단한 예를 고려하십시오.
문제를 해결하는 비결은 전체 회로에 대해 직렬 저항 계산을 더 큰 계산에 통합하는 것입니다. 병렬 회로의 경우 다음 식을 사용해야합니다.
{1 \ above {2pt} R_ {total}} = {1 \ above {2pt} R_1} + {1 \ above {2pt} R_2} + {1 \ above {2pt} R_3}
하지만 첫 번째 지점은아르 자형1, 실제로 직렬로 연결된 세 개의 서로 다른 저항으로 구성됩니다. 따라서 먼저 여기에 집중하면 다음을 알 수 있습니다.
R_1 = R_4 + R_5 + R_6
상상 해봐아르 자형4 = 12 Ω, 아르 자형5 = 5Ω 및아르 자형6 = 3 Ω. 총 저항은 다음과 같습니다.
\ begin {정렬} R_1 & = R_4 + R_5 + R_6 \\ & = 12 \; \ 오메가 \; + 5 \; \ 오메가 \; + 3 \; \ 오메가 \\ & = 20 \; \ Omega \ end {정렬}
첫 번째 분기에 대한이 결과를 통해 주요 문제로 이동할 수 있습니다. 나머지 각 경로에 단일 저항을 사용하여 다음과 같이 말하십시오.아르 자형2 = 40Ω 및아르 자형3 = 10 Ω. 이제 다음을 계산할 수 있습니다.
\ begin {aligned} {1 \ above {2pt} R_ {total}} & = {1 \ above {2pt} R_1} + {1 \ above {2pt} R_2} + {1 \ above {2pt} R_3} \\ & = {1 \ 위 {2pt} 20 \; Ω} + {1 \ 위 {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ 위 {2pt} 10 \; Ω} \\ & = {2 \ 위 {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ 위 {2pt} 40 \; Ω} + {4 \ 위 {2pt} 40 \; Ω} \\ & = {7 \ 위 {2pt} 40 \; Ω}\\ &= 0.175 \; Ω ^ {-1} \ end {aligned}
즉,
\ begin {aligned} \ R_ {total} & = {1 \ above {2pt} 0.175 \; Ω^{-1}}\\ &= 5.7 \; \ Omega \ end {정렬}
기타 계산
저항은 병렬 회로보다 직렬 회로에서 계산하기가 훨씬 쉽지만 항상 그런 것은 아닙니다. 커패시턴스 방정식 (씨) 직렬 및 병렬 회로에서 기본적으로 반대 방향으로 작동합니다. 직렬 회로의 경우 커패시턴스의 역수에 대한 방정식이 있으므로 총 커패시턴스 (씨합계) 함께 :
{1 \ above {2pt} C_ {total}} = {1 \ above {2pt} C_1} + {1 \ above {2pt} C_2} + {1 \ above {2pt} C_3} + ...
그런 다음이 결과로 하나를 나누어서씨합계.
병렬 회로의 경우 더 간단한 방정식이 있습니다.
C_ {총계} = C_1 + C_2 + C_3 + ...
그러나 시리즈 대. 병렬 회로는 동일합니다.