1.1 전기 1.2 옴(Ohm)의 법칙 1.3 저항 1.4 직렬 및 병렬회로 1.5 전원 1.6 전력 제 1 장 전기(Electricity) 1.1 전기 1.2 옴(Ohm)의 법칙 1.3 저항 1.4 직렬 및 병렬회로 1.5 전원 1.6 전력 George Simon Ohm 2007년 1학기 전기전자공학개론

전기와 전도 도체내의 전자를 움직이게 하는 힘-전기적 에너지가 형성된다. 도전체는 자유전자를 갖는 물질 전형적인 도전체는 구리 이다. 전기는 전하 의 흐름이다. 전자는 음 으로 충전된 입자이다. 전자는 양 전하에 견인력을 받는다. 전류- 일정 시간동안 특정 점을 통과하는 전하의 Coulomb 값 1 Coulomb = 6.242 x 1018 개의 전자가 갖는 전하이다. 전류[A]는 1초간 흐른 전하의 Coulomb 값[Coulomb/sec] 예제] 어떤 도체내에서 1 초당 24.968 x 1018 개의 전자가 흐르고 있을 때 전류의 세기가 몇 암페어인지 계산하여라 전지의 두 단자 사이에는 전위차 (혹은 전압차)가 존재한다. 전지의 두 단자 사이에 도전체를 연결하면 전위차이에 의해서 전자 가 -ve 로부터 +ve 로 이동한다-즉, 전류가 흐른다. 흐르는 전류의 양은 전위차에 비례한다. 2007년 1학기 전기전자공학개론

옴(Ohm)의 법칙 1827년 Georg Ohm(독일)은 일정한 온도에서 도체를 흐르는 전류 I 는 도체 양단의 전위차 V 에 비례한다는 사실을 발견-전압, 전류 및 저항 상호간의 관계 V = I . R 물질 내에서 전하의 흐름을 방해하는 인자를 저항이라고 부른다. 저항은 재료, 길이, 단면적 및 온도에 의존적이다. R = r l / A 저항 R, 저항율 r, 길이 l, 단면적 A 저항율이 낮은 금속 : 은(Ag), 동(Cu) 저항율이 높은 금속 : 니크롬(Ni-Cr) [예제] 좌측의 회로에 인가된 전압 V=10 [Volt] 에서 전류 I = 0.1 [A] 일 때 저항 R 의 값을 구하여라 2007년 1학기 전기전자공학개론

저항 약자 : R 단위 : ohm [W] 역할 : 저항은 자신을 통과하는 전자로부터 에너지를 흡수하여 열로 발산 전자기기가 작동중일 때는 만지지 말 것 - 뜨거울 수도 있다. 용도 : 전기 회로에 공급될 전류 (전자의 흐름)의 양을 제어 저항의 사용 예 전기난로에서 저항선(전열선)은 열을 발산한다. 전구에서 저항선(필라멘트)은 가열되어 빛을 발산한다. DC모터의 속도(전류)를 조절하기 위하여 저항을 사용한다. 2007년 1학기 전기전자공학개론

저항의 식별 색상기호 색 흑 갈 적 등 황 초 청 보 회 백 수 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 색 흑 갈 적 등 황 초 청 보 회 백 수 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 승 1 101 102 103 104 105 106 107 108 109 저항의 용량 : 1,2선은 수로 3선은 승으로 읽는다 2007년 1학기 전기전자공학개론

저항식별 연습 저항의 오차-우측 마지막 선의 색으로 판별 저항의 용량 : 일반 기판용 저항은 1/4W 갈색 1%, 금색 5%, 은색 10% 저항의 용량 : 일반 기판용 저항은 1/4W 예1 등백적 = 3900 = 3.9kW 예2 황보갈 = 470 W 예3 회적초 = 82x105 =8.2MW 예4 청회등 = 68x103 = 68kW 2007년 1학기 전기전자공학개론

저항의 수열 모든 종류의 저항이 생산되는 것은 아니다. 로그수열을 사용하여 생산되는 저항값을 규정 위의 수열표에 승수(x1, x10, x102, x103….)를 곱한 값의 저항은 일반적으로 용이하게 구할 수 있으나 그 외의 크기는 구하기 용이치 않음 정밀저항(오차율 1%이하)의 식별시에는 1,2,3선을 수로 4선을 승으로 읽는다. 2007년 1학기 전기전자공학개론

가변저항(potentiometer 또는 전위차계) 저항값을 변화시킬 수 있는 가변형 저항(전위차계) ½회전, 1회전, 10회전형 및 직선 운동형 등 정밀도와 용도에 따라 다양한 유형 고정형 저항에 비하여 저항 안정성이 취약 고정형 저항과 직렬로 연결하여 가변성과 정밀도를 동시에 획득할 수 있다. 2007년 1학기 전기전자공학개론

직렬회로 회로는 다수의 전기 요소들이 연결된 것이다. 최소한 하나 이상의 닫힌 경로가 있어야만 전하가 흐를 수 있다. 전원을 통과하면서 전압이 상승하며 저항을 통과하면서 전압이 하강한다. 직렬연결-두 요소가 한 점에서 연결되며 접점에 제 3의 요소가 연결되지 않는 경우 직렬회로 내부 전체에서 전류는 동일하게 흐른다. 병렬연결-두 개의 전기요소가 두 점에서 서로 접속되어 있는 경우 병렬회로에서 회로 내를 통과하던 전류는 두 저항에 의해 나뉜다. 단일회로 직렬회로 병렬회로 2007년 1학기 전기전자공학개론

직렬저항 예제 6 kW 20V 10 kW 4 kW 직렬로 N 개의 저항이 접속되어 있으면 총 저항 RT 는 RT = R1+ R2 + R3…. + RN 총 저항이 계산되면 회로내를 흐르는 전류는 Ohm의 법칙으로 구할 수 있다. I = V / RT 각 저항들을 통과하면서 발생하는 전압의 변화(하강)량은 V1=IR1, V2 =IR2, V3 = IR3 전압의 분배 : 저항 Rx의 양단에 인가되는 전압 Vx = i . Rx 예제 I 20V 6 kW + - 4 kW 10 kW 2007년 1학기 전기전자공학개론

병렬저항 R I = + 예제 병렬회로에서 총 저항은 항상 병렬회로 내의 가장 작은 저항 값보다 작다. 병렬회로 내에서 두 소자의 전압 강하량은 동일하다. 저항 값이 R 인 저항 N 개가 병렬로 연결되어 있으면 RTotal = R/N 두 개의 병렬저항에서 1/RTotal = 1/R1 + 1/R2 = (R2/R2).(1/R1) + (R1/R1).(1/R2) =R2/(R1.R2) + R1/(R1.R2) = (R2+R1)/R1.R2 RTotal = R1.R2/(R1+R2) 전류의 분배 : 병렬 연결된 저항사이의 전류 분할 비율을 정의 예제 I + - 27V 9 kW 18 kW R 1 2 I = + T 2007년 1학기 전기전자공학개론

직-병렬회로 RA = R7//R8//R9 + R6 + R5 RB = R3//R4+ R2 RC = RA//RB 직렬 및 병렬로 연결된 저항들은 일반적으로 하나 또는 두개의 저항으로 대체할 수 있다. 여러 개의 직렬저항은 하나의 등가저항으로 대체할 수 있다. 여러 개의 병렬저항도 하나의 등가저항으로 대체할 수 있다. RA = R7//R8//R9 + R6 + R5 RB = R3//R4+ R2 RC = RA//RB RTotal = R1 + RC ITotal = E/RTotal VR1 = R1.ITotal IA = RB.ITotal/(RA+RB) IB = ITotal - IA VR2 = R2.IB VR3 = E - VR1 - VR2 2007년 1학기 전기전자공학개론

단락과 개방 단락 : 도선으로 연결되어 저항이 0인 상태 개방 : 도선이 끊어져 저항이 무한대인 상태 전기전자공학개론 R 2007년 1학기 전기전자공학개론

전압원 전원 : 전기를 생산하는 에너지원(전압원, 전류원) 전압의 단위 : Volt [V] 전압원(or 배터리)의 역할 : 전기적 에너지의 공급. 에너지는 배터리 내부에서의 화학작용에 의해 발생된다. 배터리 양 극에 저항을 연결하면 일정한 전류가 저항을 통과하여 흐른다. 배터리 전압 : AA 배터리(1.5 V),트랜지스터 배터리(9 V),자동차용 배터리(12 V) 배터리의 사용 예 : 배터리는 이동식 에너지원으로 노트북 컴퓨터나 플래시의 전원공급에 사용된다. AC/DC 전원공급장치 : 110/220V 교류전원으로부터 직류전원을 발생시킨다. 이상적인 전압원 : 사용전류가 변화해도 공급전압은 일정하다 실제적인 전압원 : 전압원 내부저항에 의해 사용전류가 변화하면 전압이 낮아진다 v s ( t ) i + - R S V 기울기= 1 )= 교과서 그래프 틀림 2007년 1학기 전기전자공학개론

전압원의 직렬, 전류원의 병렬연결 Kirchhoff’s Law – 2장 전압원은 직렬로 연결할 수 있다. 동일한 방향으로 연결된 전압원은 더하고 반대 방향으로 로 연결된 전압원은 뺀다. ET = E1 + E2 + E3 두 전압원의 발생전압이 동일하지 않으면 시도하지 말것! 만약 전압이 동일하지 않다면 전압원의 병렬 연결은 어떤 법칙에 위배되는가? 전류원은 병렬연결할 수 있다 전류원을 직렬연결하면 어떤 법칙에 위배되는가? Kirchhoff’s Law – 2장 2007년 1학기 전기전자공학개론

전류원 전압원을 이용하여 이차적인 처리과정을 거쳐 만든 전원 주로 작동기(모터, 솔레노이드 등)의 동력원으로 사용 이상적인 전류원 : 사용 전압이 변해도 공급전류는 일정 실제적인 전류원 : 내부 저항이 존재하여 사용 전압이 증가하면 공급전류는 감소한다. i s ( t ) + v - R S )= I 기울기= 1 교과서 그래프 틀림 2007년 1학기 전기전자공학개론

접지 회로 내에서 절대적인 전위를 정의할 수 없다. 회로 내에서 임의의 한 점을 기준전위(0 Volt)로 삼고 다른 부분의 전위를 이에 대한 상대적인 차이로 나타낸다. 일반적으로 음극 단자를 접지로 삼는다. 대지접지(earth ground) : 대부분의 전기 기기는 대지(earth)를 통해 접지한다. 섀시접지 : 차량 내부 회로들은 섀시(Chassis)를 기준접지로 사용 세탁기와 같은 경우는 섀시접지와 대지접지를 병행 2007년 1학기 전기전자공학개론

전력 전력은 단위시간당 얼마나 많은 일(어떤 종류의 에너지가 다른 종류의 에너지로 변환되는 과정)을 하는가를 표시하는 단위 전력의 전기단위는 watt 1 watt [W] = 1 joule/second [J/s] 전력 : P=일/시간=전압x전류 전열선에 전류를 흘렸을 때 발열 에너지 H = I2 . R . t [J] = 0.24 I2 . R . t [cal] 1 [cal] = 물 1 gram 을 1 oC 높이는 데 필요한 열량 전열선에서 1초간 발열 되는 에너지:전력 P = H/t = I2 . R = V . I [W] 예제 20oC의 물 1.2 리터를 500 W 의 전기 포터를 사용하여 60oC 까지 가열하는 데 걸리는 시간은? 2007년 1학기 전기전자공학개론

종속전원 회로 한 부분의 전압이나 전류가 회로 내 다른 부분의 전압이나 전원에 의해 제어받는 경우가 있다. 이상적인 경우 내부저항이 없으나 실제적인 경우 내부저항 존재 반도체 소자의 4가지 종속전원 쌍극성 트랜지스터 : 전류종속 전류원 전계효과 트랜지스터 : 전압종속 전류원 연산증폭기 : 전압종속 전압원/전류종속 전압원 2007년 1학기 전기전자공학개론

정전기 동전기 : 도체 내의 전하운동 정전기 : 부도체의 마찰시 발생하는 마찰전기 금속에서는 전기 발생시 도체를 타고 흐르기 때문에 정전기현상이 거의 일어나지 않는다. 정전기 : 부도체의 마찰시 발생하는 마찰전기 명주, 유리봉, 모피, 플라스틱 등의 절연불질에 의해 잘 대전된다. 전자를 잃은 물질은 양전하로 대전되고, 전자를 얻은 물질은 음전하로 대전된다. 정전유도 : 양전하 또는 음전하로 대전된 물체에 도체를 가까이하면 반대극성의 전하가 유도된다. 이에 따라 정전 흡인력이 발생한다. 쿨롱의 법칙 : 정전 흡인력의 정량화 된 계수 두 전하 사이의 전기력은 전기력선으로 표시 양전하에서 나와 음전하로 향함 분포 밀도에 의해 전장의 세기 표시 2007년 1학기 전기전자공학개론

리포트 홈페이지에 게시된 1장 연습문제를 풀어 제출하시오 작성방법 : A4용지를 반으로 나누어 앞뒷면 사용, 표지를 만들지 말것 제출기한 : 1주일 후 수업시간 시작전까지 제출장소 : 학과사무실 리포트 제출함 유의사항 : 기한이 지난 리포트는 받지 않습니다. 정답공고 : 리포트 제출 마감직후 게시판에 게시 기타 : 문의사항은 담당조교에게 문의 2007년 1학기 전기전자공학개론