일상적인 전자 제품 및 가전 제품에 사용되는 전기 회로는 혼란스러워 보일 수 있습니다. 그러나 전기와 자기를 작동시키는 기본 원리를 이해하면 서로 다른 회로가 어떻게 다른지 이해할 수 있습니다.
병렬 vs. 직렬 회로
회로에서 직렬 및 병렬 연결의 차이점을 설명하려면 먼저 병렬 및 직렬 회로가 서로 어떻게 다른지 이해해야합니다.병렬 회로저항기, 인덕터, 커패시터 또는 기타 전기적 요소와 같이 회로 요소가 다른 분기를 사용하십시오.
직렬 회로반대로 모든 요소를 하나의 닫힌 루프로 배열합니다. 이것은흐름, 회로의 전하 흐름전압, 전류를 흐르게하는 기전력, 병렬 및 직렬 회로 간의 측정도 다릅니다.
병렬 회로는 일반적으로 여러 장치가 단일 전원에 의존하는 시나리오에서 사용됩니다. 이렇게하면 서로 독립적으로 작동 할 수 있으므로 한 사람이 작업을 중지하더라도 다른 사람이 계속 작업 할 수 있습니다. 많은 전구를 사용하는 조명은 각 전구를 서로 병렬로 사용할 수 있으므로 각 전구가 서로 독립적으로 켜질 수 있습니다. 가정의 전기 콘센트는 일반적으로 단일 회로를 사용하여 여러 장치를 처리합니다.
병렬 및 직렬 회로는 서로 다르지만 동일한 전기 원리를 사용하여 전류, 전압 및저항, 전하의 흐름에 반대하는 회로 요소의 능력.
병렬 및 직렬 회로 예제 모두에 대해 다음을 수행 할 수 있습니다.Kirchhoff의 두 가지 규칙. 첫 번째는 직렬 및 병렬 회로 모두에서 폐쇄 루프의 모든 요소에 걸쳐 전압 강하의 합을 0으로 설정할 수 있다는 것입니다. 두 번째 규칙은 회로의 노드 또는 지점을 가져와 해당 지점을 입력하는 전류의 합을 해당 지점을 떠나는 전류의 합과 동일하게 설정할 수도 있다는 것입니다.
직렬 및 병렬 회로 방법
직렬 회로에서 전류는 루프 전체에 걸쳐 일정하므로 직렬 회로에서 단일 구성 요소의 전류를 측정하여 모든 회로 요소의 전류를 확인할 수 있습니다. 병렬 회로에서 각 분기의 전압 강하는 일정합니다.
두 경우 모두옴의 법칙 V = IR전압V(볼트 단위), 전류나는(암페어 또는 암페어 단위) 및 저항
저항 요약병렬 및 직렬 회로 예에 따라 다릅니다. 저항이 다른 직렬 회로가있는 경우 각 저항 값을 추가하여 저항을 합산하여총 저항, 방정식으로 주어짐
R_ {total} = R_1 + R_2 + R_3 + ...
각 저항에 대해.
병렬 회로에서 각 분기의 저항은 다음과 같이 합산됩니다.총 저항의 역그들의 역을 추가하여. 즉, 병렬 회로의 저항은 다음과 같이 주어진다.
\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} + ...
병렬로 연결된 각 저항에 대해 직렬 및 병렬 저항 조합 간의 차이를 나타냅니다.
직렬 및 병렬 회로 설명
합산 저항의 이러한 차이는 저항의 고유 속성에 따라 다릅니다. 저항은 전하의 흐름에 대한 회로 요소의 반대를 나타냅니다. 전하가 직렬 회로의 폐쇄 루프로 흐를 경우 전류가 흐를 방향은 하나 뿐이며이 흐름은 전류가 흐를 경로의 변화에 의해 분할되거나 합산되지 않습니다.
이것은 각 저항에 걸쳐 전하 흐름이 일정하게 유지되고 전압, 충전은 각 지점에서 사용할 수 있으며 각 저항 이이 경로에 점점 더 많은 저항을 추가하기 때문에 다릅니다. 흐름.
반면에 배터리와 같은 전압 소스의 전류에 여러 경로가 있으면 병렬 회로의 경우와 같이 분할됩니다. 그러나 앞서 언급했듯이 주어진 지점에 들어가는 전류의 양은 전류가 빠져 나가는 양과 같아야합니다.
이 규칙에 따라 전류가 고정 된 지점에서 다른 경로로 분기되는 경우 각 분기의 끝에서 단일 지점으로 다시 들어가는 전류와 같아야합니다. 각 분기의 저항이 다르면 각 전류량에 대한 반대가 다르며 이는 병렬 회로 분기에서 전압 강하 차이로 이어집니다.
마지막으로 일부 회로에는 병렬 및 직렬 요소가 있습니다. 이들을 분석 할 때직렬 병렬 하이브리드, 연결 방식에 따라 회로를 직렬 또는 병렬로 처리해야합니다. 이렇게하면 구성 요소 중 하나는 직렬로, 다른 하나는 병렬로 연결된 등가 회로를 사용하여 전체 회로를 다시 그릴 수 있습니다. 그런 다음 직렬 및 병렬 회로 모두에 Kirchhoff의 규칙을 사용하십시오.
Kirchhoff의 규칙과 전기 회로의 특성을 사용하면 직렬인지 병렬인지에 관계없이 모든 회로에 접근하는 일반적인 방법을 찾을 수 있습니다. 먼저 회로도의 각 지점에 A, B, C,... 각 지점을 더 쉽게 나타낼 수 있습니다.
세 개 이상의 와이어가 연결된 접합점을 찾고 그 안으로 흐르는 전류를 사용하여 레이블을 지정합니다. 회로의 루프를 결정하고 각 폐쇄 루프에서 전압의 합이 0이되는 방법을 설명하는 방정식을 작성합니다.
AC 회로
병렬 및 직렬 회로의 예는 다른 전기 요소에서도 다릅니다. 전류, 전압 및 저항 외에도 커패시터, 인덕터 및 기타 요소가 병렬인지 직렬인지에 따라 달라집니다. 회로 유형 간의 차이점은 전압 소스가 직류 (DC) 또는 교류 (AC)를 사용하는지 여부에 따라 달라집니다.
DC 회로는 전류가 한 방향으로 흐르도록하는 반면, AC 회로는 일정한 간격으로 정방향과 역방향 사이에서 전류를 번갈아 가며 사인파 형태를 취합니다. 지금까지의 예는 DC 회로 였지만이 섹션에서는 AC 회로에 중점을 둡니다.
AC 회로에서 과학자와 엔지니어는 변화하는 저항을 다음과 같이 말합니다.임피던스, 그리고 이것은커패시터, 시간이 지남에 따라 전하를 저장하는 회로 요소 및인덕터, 회로의 전류에 응답하여 자기장을 생성하는 회로 요소. AC 회로에서 임피던스는 AC 전원 입력에 따라 시간이 지남에 따라 변동하는 반면 총 저항은 시간이 지남에 따라 일정하게 유지되는 저항 요소의 합계입니다. 이것은 저항과 임피던스를 다른 양으로 만듭니다.
AC 회로는 또한 전류의 방향이 회로 요소간에 위상이 같은지 여부를 설명합니다. 두 요소가단계에서, 그러면 요소의 전류 파동이 서로 동기화됩니다. 이러한 파형을 통해파장, 전체 파동주기의 거리,회수, 매초 주어진 지점을 통과하는 파도의 수진폭, AC 회로의 경우 파동의 높이.
AC 회로의 특성
다음을 사용하여 직렬 AC 회로의 임피던스를 측정합니다.
Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L-X_C) ^ 2}
에 대한커패시터 임피던스 엑스씨과인덕터 임피던스 엑스엘 저항처럼 취급되는 임피던스는 DC 회로의 경우처럼 선형 적으로 합산되기 때문입니다.
합 대신 인덕터와 커패시터의 임피던스 차이를 사용하는 이유는 두 회로 요소는 AC 전압의 변동으로 인해 시간이 지남에 따라 얼마나 많은 전류와 전압이 변동하는지 출처.
이 회로는RLC 회로저항 (R), 인덕터 (L) 및 커패시터 (C)를 포함하는 경우. 병렬 RLC 회로는 저항을 다음과 같이 요약합니다.
\ frac {1} {Z} = \ sqrt {\ frac {1} {R ^ 2} + (\ frac {1} {X_L}-\ frac {1} {X_C}) ^ 2}
병렬 저항을 역으로 합산하는 것과 같은 방식으로이 값은1 / Z일컬어입장회로의.
두 경우 모두 임피던스를 다음과 같이 측정 할 수 있습니다.엑스씨 = 1 / ωC과엑스엘 = ωL각 주파수 "오메가"ω의 경우, 커패시턴스씨(패럿 단위) 및 인덕턴스엘(헨리에서).
정전 용량씨전압과 관련 될 수 있습니다.C = Q / V또는V = Q / C커패시터 충전 용큐(쿨롱 단위) 및 커패시터의 전압V(볼트 단위). 인덕턴스는 전압과 관련이 있습니다.V = LdI / dt시간 경과에 따른 전류 변화dI / dt, 인덕터 전압V인덕턴스엘. 이 방정식을 사용하여 RLC 회로의 전류, 전압 및 기타 속성을 해결하십시오.
병렬 및 직렬 회로 예
병렬 회로에서 폐쇄 루프 주변의 전압을 0으로 합산 할 수 있지만 전류를 합산하는 것은 더 복잡합니다. 노드를 떠나는 현재 값의 합계와 동일한 노드에 입력되는 현재 값 자체의 합계를 설정하는 대신 각 전류의 제곱을 사용해야합니다.
병렬로 연결된 RLC 회로의 경우 커패시터와 인덕터의 전류는
I_S = I_R + (I_L-I_C) ^ 2
공급 전류 용나는에스, 저항 전류나는아르 자형, 인덕터 전류나는엘및 커패시터 전류나는씨 임피던스 값을 합산하는 데 동일한 원리를 사용합니다.
RLC 회로에서 위상 각 "phi"에 대한 방정식을 사용하여 한 회로 요소가 다른 회로 요소와 위상이 얼마나 다른지를 계산할 수 있습니다.Φ같이Φ = 황갈색-1((엑스엘 -엑스씨)/아르 자형)어느탠 껍질-1 ()비율을 입력으로 받아 해당 각도를 반환하는 역 탄젠트 함수를 나타냅니다.
직렬 회로에서 커패시터는 다음과 같이 역을 사용하여 합산됩니다.
\ frac {1} {C_ {total}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} + ...
인덕터는 다음과 같이 선형 적으로 요약됩니다.
L_ {total} = L_1 + L_2 + L_3 + ...
각 인덕터에 대해. 동시에 계산이 반대로됩니다. 병렬 회로의 경우 커패시터는 선형으로 합산됩니다.
C_ {total} = C_1 + C_2 + C_3 + ...
인덕터는 역을 사용하여 합산됩니다.
\ frac {1} {L_ {total}} = \ frac {1} {L_1} + \ frac {1} {L_2} + \ frac {1} {L_3} + ...
각 인덕터에 대해.
커패시터는 유전체 물질로 분리 된 두 플레이트 사이의 전하 차이를 측정하여 작동하며, 이는 정전 용량을 증가시키면서 전압을 감소시킵니다. 과학자와 엔지니어는 정전 용량도 측정합니다.씨같이C = ε0ε아르 자형기원 후"엡실론 없음"ε0 공기의 유전율 값은 8.84 x 10-12 F / m입니다.ε아르 자형커패시터의 두 플레이트 사이에 사용되는 유전체 매체의 유전율입니다. 방정식은 판의 면적에 따라 달라집니다ㅏm 단위2 그리고 판 사이의 거리디m.