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전자회로 2모저모

전자회로 기본 & 3대 법칙

전압, 전류, 전력이란?

✅ 전압(Voltage, V): 전하 당 에너지

 

✅ 전류(Current, I): 단위 시간당 움직인 전하량

 

그리고 이를 쉽게 이해하기 위해 물의 흐름에 비유하는 water analogy를 적용하면,

전압을 물의 높이, 전류를 물의 부피 및 유량으로 이해할 수 있다.

즉, 물이 어느 높이에서(전압) 얼마나 많이(전류) 흐르는가로 이해할 수 있다.

 

전압과 전류를 해석할 때, 전압은 '두 지점' 사이의 상대적인 값으로, 일반적으로 한 지점을 GND로 설정한다.

반면에, 전류는 '한 지점'을 선정하여 그 지점을 통과하는 단위시간당 전하량을 구하는 것이라고 이해할 수 있다.

 

✅ 전력/일률(Power, P): 단위 시간당 한 일

 

1) 에너지 관점에서 해석

단위: 와트(W)

정의: 단위 시간당 에너지 변화량

식: P = dW/dt

 

2) 전자기학 관점

단위: P

정의: 전압과 전류의 곱

식: P = V * I, 에너지/시간 = 에너지/전하 * 전하량/시간

3대 법칙

1. 옴의 법칙

: 전류 값은 전압 차이에 비례한다. (물의 높이차가 커질수록 흐르는 물의 양이 커진다)

R = V/I

※  도체에서는 선형적이지만, 반도체에서는 그렇지 않다.

옴의 법칙에서 저항의 사용을 보면, 

1) 저항에 전압이 걸릴 때 > 전류가 흐르고

2) 저항에 전류가 흐를 때 > 전압차가 발생하는 변환기의 역할을 수행하게 된다.

 

2. 키르히호프의 전류 법칙 (KCL)

: 하나의 node에 들어오는 전류의 합은 나가는 전류의 합과 같다.

출처: https://m.blog.naver.com/ssaco97429/220979982524

 

I1 + I3 + I4 = I2 + I5

 

ex)

 

3. 키르히호프의 전압 법칙 (KVL)

: 하나의 loop를 따라서 전압의 변화량을 모두 더하면 0이 된다.

출처: https://kekes.tistory.com/32

V = V1 + V2 + V3

 

ex)

 

○ 합성 저항

1) 직렬연결: Rout = R1 + R2

2) 병렬연결: Rout = R1 * R2 / (R1 + R2), 병렬연결 시 Rout은 R1과 R2 중 작은 저항값보다 더 작아진다.

 

ex)

 

※ 커패시터, 인덕터의 합성

- 커패시터 1) 직렬: 1/C = 1/C1 + 1/C2

                  2) 병렬: C = C1 + C2

 

- 인덕터 1) 직렬: L = L1 + L2

              2) 병렬: 1/L = 1/L1 + 1/L2

KCL, KVL를 활용한 회로 해석 예시

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