전기 회로에서 저항의 역할을 이해하는 것은 회로가 다양한 장치에 전력을 공급하는 방법을 이해하기위한 첫 번째 단계입니다. 저항성 요소는 전자의 흐름을 방해하고 그렇게함으로써 전기 에너지를 다른 형태로 변환 할 수 있습니다.
저항의 정의
전기 같은저항전류 흐름에 대한 반대의 척도입니다. 와이어를 통해 흐르는 전자를 경사로 아래로 굴러가는 구슬과 유사하다고 생각하면 저항은 다음과 같은 경우에 발생합니다. 경사로에 장애물이 설치되어 대리석이 에너지의 일부를 방해물.
또 다른 비유는 수력 발전기의 터빈을 통과 할 때 흐르는 물이 느려지는 것을 고려하여 에너지가 물에서 터빈으로 전달됨에 따라 휘어지게하는 것입니다.
저항의 SI 단위는 옴 (Ω)이며 여기서 1 Ω = kg⋅m2⋅s−3⋅A−2.
저항에 대한 공식
도체의 저항은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
R = \ frac {ρ L} {A}
어디ρ재료의 저항률 (구성에 따른 속성)엘재료의 길이이고ㅏ단면적입니다.
다양한 재료에 대한 비저항은 다음 표에서 찾을 수 있습니다. https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-3/Resistance
추가 저항 값은 다른 소스에서 찾을 수 있습니다.
와이어의 단면적이 더 큰 경우 저항이 감소합니다. 이것은 더 넓은 와이어가 더 많은 전자를 통과시킬 수 있기 때문입니다. 길이가 길수록 전하 흐름에 반대하는 저항으로 가득 찬 더 긴 경로가 생성되기 때문에 전선 길이가 증가하면 저항이 증가합니다.
전기 회로의 저항기
모든 회로 구성 요소에는 일정한 저항이 있습니다. 그러나 특별히 호출 된 요소가 있습니다.저항기전류 흐름을 조정하기 위해 종종 회로에 배치됩니다.
이 저항기에는 저항을 나타내는 색상 띠가있는 경우가 많습니다. 예를 들어 노란색, 보라색, 갈색 및 은색 밴드가있는 저항의 값은 47 × 10입니다.1 = 470 Ω (허용 오차 10 % 포함).
저항과 옴의 법칙
옴의 법칙에 따르면 전압V전류에 정비례합니다나는어디에 저항아르 자형비례 상수입니다. 방정식으로 이것은 다음과 같이 표현됩니다.
V = IR
주어진 회로의 전위차는 전원 공급 장치에서 나오기 때문에이 방정식은 다른 저항을 사용하여 회로의 전류를 직접 조정할 수 있음을 분명히합니다. 고정 전압의 경우 높은 저항은 더 낮은 전류를 생성하고 낮은 저항은 더 높은 전류를 생성합니다.
비옴 저항기
ㅏ비저항저항은 저항 값이 일정하지 않고 전류와 전압에 따라 달라지는 저항입니다.
반대로 옴 저항은 일정한 저항 값을 갖습니다. 즉, 그래프를V대나는옴 저항의 경우 저항과 동일한 기울기를 갖는 선형 그래프를 얻을 수 있습니다.아르 자형.
비저항 저항에 대해 유사한 그래프를 만든 경우 선형이 아닙니다. 그러나 이것이 V = IR 관계가 더 이상 적용되지 않음을 의미하지는 않습니다. 여전히 그렇습니다. 그것은 단지아르 자형더 이상 고정되지 않습니다.
저항을 비저항으로 만드는 것은 전류를 증가 시키면 저항이 크게 가열되거나 다른 방식으로 에너지를 방출하는 경우입니다. 전구는 비저항 저항의 훌륭한 예입니다. 전구의 전압이 증가하면 전구의 저항도 증가합니다 (전기 에너지를 빛과 열로 변환하여 전류를 늦춤). 전압 대. 전구의 현재 그래프는 일반적으로 결과적으로 기울기가 증가합니다.
직렬 저항의 유효 저항
직렬로 연결된 저항의 유효 저항을 결정하기 위해 옴의 법칙을 사용할 수 있습니다. 즉, 저항은 한 줄로 끝에서 끝까지 연결됩니다.
당신이 가지고 있다고 가정엔저항기,아르 자형1, R2,... R엔전압 전원에 직렬로 연결V. 이 저항은 끝에서 끝까지 연결되어 하나의 단일 루프를 생성하므로 각 저항을 통과하는 전류가 동일해야합니다. 그런 다음 전압 강하에 대한 표현식을 작성할 수 있습니다.V나는나는 건너편에일 저항기아르 자형나는및 현재나는:
V_1 = IR_1 \\ V_2 = IR_2 \\... \\ V_n = IR_n
이제 회로의 모든 저항에 대한 총 전압 강하는 회로에 공급되는 총 전압의 합계가되어야합니다.
V = V_1 + V_2 +... + V_n
회로의 유효 저항은 방정식 V = IR을 충족해야합니다.eff 어디V전원 전압이고나는전원에서 흐르는 전류입니다. 각각 교체하면V나는다음과 같은 표현으로나는과아르 자형나는, 그리고 단순화하면 다음을 얻을 수 있습니다.
V = V_1 + V_2 +... + V_n = I (R_1 + R_2 +... + R_n) = IR_ {eff}
그 후:
R_ {eff} = R_1 + R_2 +... + R_n
이것은 멋지고 간단합니다. 직렬 저항의 유효 저항은 개별 저항의 합입니다! 그러나 병렬 저항의 경우에는 동일하지 않습니다.
병렬 저항의 유효 저항
병렬로 연결된 저항은 오른쪽이 모두 회로의 한 지점에서 결합되고 왼쪽이 모두 회로의 두 번째 지점에서 결합되는 저항입니다.
우리가 가지고 있다고 가정엔전압원에 병렬로 연결된 저항V. 모든 저항은 전압 단자에 직접 연결된 지점에 동일하게 연결되므로 각 저항의 전압도V.
각 저항을 통과하는 전류는 옴의 법칙에서 찾을 수 있습니다.
V = IR \ 의미 I = V / R \\ \ begin {aligned} \ text {그래서} & I_1 = V / R_1 \\ & I_2 = V / R_2 \\ &... \\ & I_n = V / R_n \ end { 정렬}
유효 저항이 무엇이든 관계없이 방정식 V = IR을 충족해야합니다.eff, 또는 동등하게 I = V / Reff, 어디나는전원에서 흐르는 전류입니다.
전원에서 나오는 전류는 저항으로 들어가면서 분기 된 다음 다시 합쳐지기 때문에 다음을 알고 있습니다.
I = I_1 + I_2 +... + I_n
우리의 표현을나는나는우리는 얻는다 :
나는 = V / R_1 + V / R_2 +... + V / R_n = V (1 / R_1 + 1 / R_2 +... + 1 / R_n) = V / R_ {eff}
따라서 우리는 관계를 얻습니다.
1 / R_ {eff} = 1 / R_1 + 1 / R_2 +... + 1 / R_n \\ \ text {or} \\ R_ {eff} = (1 / R_1 + 1 / R_2 +... + 1 / R_n ) ^ {-1}
이 관계에 대해 주목해야 할 점은 저항을 직렬로 추가하기 시작하면 유효 저항이 단일 저항보다 작아진다는 것입니다. 병렬로 추가하면 전류가 흐를 수있는 더 많은 경로를 제공하기 때문입니다. 이것은 저항률의 관점에서 저항 공식에서 단면적을 넓힐 때 발생하는 것과 유사합니다.
힘과 저항
회로 요소에서 소비되는 전력은 P = IV로 제공됩니다.나는요소를 통과하는 전류이며V잠재적 인 하락입니다.
옴의 법칙을 사용하여 두 가지 추가 관계를 도출 할 수 있습니다. 첫째,V와IR, 우리는 다음을 얻습니다.
P = I (IR) = I ^ 2R
둘째,나는와V / R우리는 얻는다 :
P = V / R (V) = V ^ 2 / R
예
예 1 :220 Ω, 100 Ω 및 470 Ω 저항을 직렬로 배치하는 경우 유효 저항은 얼마입니까?
직렬로 저항은 단순히 추가되므로 유효 저항은 다음과 같습니다.
R_ {eff} = 220 + 100 + 470 = 790 \ text {} \ 오메가
예 2 :동일한 저항 세트의 유효 저항은 어떻게 될까요?
여기에서는 병렬 저항 공식을 사용합니다.
R_ {eff} = (1 / 220 + 1 / 100 + 1 / 470) ^ {-1} = 60 \ text {} \ 오메가
예 3 :다음 배열의 효과적인 저항은 무엇입니까?
먼저 우리는 연결을 분류해야합니다. 47Ω 저항에 직렬로 연결된 100Ω 저항이 있으므로이 두 저항의 결합 된 저항은 147Ω이됩니다.
그러나 그 147 Ω은 220 Ω과 병렬로 결합되어 (1/147 + 1/220)의 결합 저항을 생성합니다.-1 = 88 Ω.
마지막으로 88Ω이 100Ω 저항과 직렬로 연결되어 결과가 100 + 88 = 188Ω이됩니다.
예 4 :2V 소스에 연결할 때 이전 예의 저항 세트에서 얼마나 많은 전력이 소비됩니까?
관계 P = V를 사용할 수 있습니다.2/ R을 사용하여 P = 4/188 = 0.0213 와트를 얻습니다.