IB 기초 회로소자

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목차 기초 회로소자

❗전류

1️⃣전류의 정의

전류는 전자의 이동이다. 그러나 전류는 정공의 이동방향을 기준으로 해서 양극에서 음극으로 흐르는 것으로 정의

\[ I[A]=\frac{Q[C]}{t[s]} \]

1초 동안에 1쿨롱의 전하가 이동하는 것을 1[A]라 하면, M, K, S 단위에서 1 Ampere
1m떨어진 평행한 2가닥의 도선에 각각 1[A]의 전류가 흐를 때 단위길이당 작용하는 전자력

\[2\times10^{-7}[N]\]

2️⃣전류의 종류

직류(Direct Current)
전류의 값이 시간이 지나도 변하지 않고 일정한 상수값을 가지는 전류

교류(AC Alternative Current)
시간에 따라 그 위상이 주기적으로 변하는 전류

❗전압

1️⃣전압, 전위

전압은 전자를 밀어주는 힘의 크기
전위라는 용어는 전압과 유사하게 사용되나 기준전위를 정하고 그 기준전위를 기준으로 한 전위차를 의미
전압은 다음과 같이 나타낼 수 있다

\[V[V]=\frac{W[J]}{Q[C]}\]

2️⃣전압의 종류

기준전압

\[기준전압=\frac{공칭전압}{1.1}\]

공칭전압
- 선로를 대표하는 선간전압
- 우리나라 표준 공칭전압 110[V], 220[V], 380[V], 22,900[V] 등

\[공칭전압=기준전압\times 1.1\]

최고전압
- 선로에 발생하는 최고 선간전압

\[최고전압=기준전압\times1.15=\frac{공칭전압}{1.1\times 1.15}\]

정격전압
- 전기 사용 기기등에서 사용되는 기준전압

\[정격전압=기준전압\times 1.2=\frac{공칭전압}{1.1\times 1.2}\]

표준전압
공칭전압, 최고 전압을 의미

❗능동소자,수동소자

1️⃣수동소자

전력을 소비 축적 방출하는 소자
능동적 기능을 하지 못한다
저항, 인버터, 커페시터가 있다

2️⃣능동소자

작은신호를 넣어 큰 출력 신호로 변화시킬수 있는 소자
트랜지스터, 다이오드가 있다.

❗저항(R, Resistance)

1️⃣저항의 정의

저항은 전류의 흐름을 방해하는 정도를 표시하는 양으로 정의한다

2️⃣도선의 저항

\[ R=\rho\frac{L}{S}[\Omega] \]

3️⃣저항에 영향을 주는 요인

1)온도

\[ \rho, L , S 는 온도에 따라 변화하므로 \] \[저항 역시 온도에 따라 변화한다.\] \[ R=R_o(1+\alpha\Delta T)[\Omega] \] \[ R_o : 기준온도에서의 저항 \] \[\alpha : 기준온도에서의 온도계수\] \[ \Delta T : 기준온도와의 차 \]

2)주파수

교류의 경우 전류가 표면 가까이 흐르려고 하는데 이러한 성질을 표피효과라고 한다. 그러므로 교류가 직류보다 주파수가 높을수록 저항이 증가한다

4️⃣고유저항

고유저항이란 단위길이와 단위면적을 가지고 있는 물직의 고유한 저항특성을 의미하며 1[㎡]저항의 크기를 고유저항이라 한다. 기호는 ρ, 단위는 [Ω*m]이다

5️⃣저항률

저항률이란 물질이 가지고 있는 저항특성을 말하며, 단위는[Ω*m]를 사용한다.대표적으로 대지저항률이 있다.

❗도전율(Conductivity)

1️⃣도전율의 정의

고유저항의 역수를 도전율이라 한다

2️⃣IEC의 정의

표준연동(20℃, 길이1m, 1㎟)의 균일 단면을 작는 표준연동의 저항을 1/58[Ω/m-㎟], 밀도 8.89[g/㎤]를 100%로 하여, 이와 비교하면 백분율로 표시한다

3️⃣도전율C[%]와 고유저항ρ사이의 관계식

\[ρ=\frac{1}{58}×\frac{100}{C}[Ω/m−㎟]\]

❗임피던스(Z, impedence)

1️⃣임피던스의 정의

전류의 흐름을 방해하는 성질로서 교류에서 사용한다
저항과 리액턴스의 합으로 나타낸다

\[Z=R+jX=R+j(wL-\frac{1}{wC})[Ω]\]

2️⃣임피던스의 필요성

직류회로에서 전류의 흐름을 제한하는 것은 저항뿐
교류회로에서 전류를 제한하는 요소에 리액턴스가 추가되어 임피던스의 개념이 필요
리액턴스에는 인덕턴스(코일)에 의한 유도성 리액턴스와 정전용량(콘덴서)에 의한 용량성 리액턴스가 있다
인덕턴스와 정전용량은 전력을 소비하지 않고 단지 전력을 저장했다 방출하는 과정을 되풀이 할 뿐이다

❗리액턴스(X, Reactance)

1️⃣유도성 리액턴수(XL)

인덕턴스 성분을[옴]의 단위로 나타내는 값

\[ X_L =jwL = j2\pi f L [\Omega] \]

인덕턴스는 기호로 L 을 사용하고 단위는 [H](henry)또는 [mH]를 사용한다

2️⃣용량성 리액턴스(XC)

정전용량 성분을 의 단위로 나타낸 값

\[ X_C =\frac{1}{jwL} =\frac{1}{ j2\pi f L} [\Omega] \]

정전용량은 기호로 C를 사용하고 단위는[F](Farad)또는 [μF]

3️⃣XL, XC의 관계

\[ Z=R+jX=R+j(wL-\frac{1}{ wC}) \] \[ wL\gt\frac{1}{wC}:지상\] \[ wL\lt\frac{1}{wC}:진상\] \[ wL=\frac{1}{wC}:공진\]

기초-회로소자

전류
전압 전위
수동소자,능동소자
저항
도전율
임피던스
리액턴스