IB 기초-회로소자

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❗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


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