Basic Engineering Circuit Analysis 2/25/2019

Basic Electric Circuit Concepts Chapter 1 Basic Electric Circuit Concepts 2/25/2019

Chapter 1 Basic Electric Circuit Concepts 1.1 System of Units 1.2 Basic Quantities 1.3 Circuit Elements Summary Problems

1.1 System of Unit ◇ SI (Sytem International) 단위계 ◇ 전기의 기본단위 독립전압원

1.1 System of Unit SI (Sytem International) 단위계 Factor Name Symbol 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 kilo k 10-3 milli m 10-6 micro μ 10-9 nano n 10-12 pico p

1.1 System of Unit 전기의 기본단위

1.2 Basic Quantities ◇ 전하 (Electric Charge) ◇ 전류 (Electric Current) ◇ 전압 (Electric Vlitage) ◇ 전력 (Electric Power) ◇ 전기 에너지 (Electric Energy)

1.2 Basic Quantities 전하(charge) - 이온 (ion) : +ion, -ion 전기를 띤 입자를 총칭해서 이르는 말이다. 전하(charge) - 이온 (ion) : +ion, -ion - 전자 (electron) : - electron

1.2 Basic Quantities 전하의 발견 약 3000년전 고대 그리스 시대 호박 (ELEKTRON)으로 보석을 만드는 과정에서 마찰에 의해서 물체 사이에 힘이 작용한다는 것을 알게 됨

1.2 Basic Quantities 마찰전기발생 마찰전기(정전하)

1.2 Basic Quantities 전하간의 작용 검전기 전하의 성질

1.2 Basic Quantities 전하의 작용 음과 양의 하전 입자가 강렬하게 충돌하면서 빛을 방출한다.

1.2 Basic Quantities 전하의 작용

1.2 Basic Quantities 번개 전하의 작용

1.2 Basic Quantities 전하의 작용

1.2 Basic Quantities 원자의 구조 입자 전하량 질량 양성자 +1.602×10-19[C] 원자와 이온 원자의 구조 입자 전하량 질량 양성자 +1.602×10-19[C] 1.672×10-27[kg] 중성자 0[C] 전자 -1.602×10-19[C] 9.109×10-31[kg]

1.2 Basic Quantities Orbit Level

1.2 Basic Quantities 주기율표

1.2 Basic Quantities 이온의 생성

1.2 Basic Quantities 금속 내 전자의 거동

1.2 Basic Quantities (+) (-) 전류(Current) 금속 내에서 자유전자는 전계방향과 반대로 움직인다. 전자이동 전류(Current) (+) (-) 금속 내에서 자유전자는 전계방향과 반대로 움직인다.

1.2 Basic Quantities 도체 내의 전류흐름 전류방향은 (+)전하가 이동하는 방향으로 정의한다. 전류방향은 (+)전하가 이동하는 방향으로 정의한다. 전류방향은 (-)전하인 전자의 방향과는 반대이다.

1.2 Basic Quantities 전하의 이동 = 전류(Current) 전류는 단위시간(t)에 도체의 어느 한 단면을 통과한 전기량[Q]로 정의한다.

1.2 Basic Quantities 전하량이 시간에 따라 변하는 경우

1.2 Basic Quantities 전류의 방향 전류가 (+) 에서 (-) 방향으로 흐른다고 정의한다. 전류는 (+) 전위에서 (-) 전위로 흐른다고 정의한다.

1.2 Basic Quantities DC (Direct current) 직류(DC)와 교류(AC) DC (Direct current) AC (Alternating Current) DC (Direct current)

1.2 Basic Quantities 직류와 교류 직류(DC)와 교류(AC) AC (Alternating Current)

1.2 Basic Quantities 전자의 이동

1.2 Basic Quantities 전하의 중화작용 전하의 중화작용

1.2 Basic Quantities 전압의 정의 전압(Voltage)은 어느 두 점 사이에서 단위전하 Q[C]가 행한 일 W[J]로 정의한다.

1.2 Basic Quantities 전압의 정의 행한 일(dw)이 시간에 따라 변하는 경우

1.2 Basic Quantities 전압의 정의

1.2 Basic Quantities 전기회로(Electric circuit) 전지의 작용 전기회로(Electric circuit) 전류를 계속해서 흘려주기 위해서는 에너지를 공급하는 전원(Source)이 필요하다

1.2 Basic Quantities + 전압의 표현

1.2 Basic Quantities - 전압의 표현 +V 표시는 +측의 전위가 –측의 전위보다 높다는 의미이고   +V 표시는 +측의 전위가 –측의 전위보다 높다는 의미이고 -V 표시는 –측의 전위가 +측 전위보다 높다는 의미이다.

1.2 Basic Quantities 에너지공급과 에너지흡수 BASIC FLASHLIGHT EQUIVALENT CIRCUIT 화학에너지→전기에너지 전기에너지→열에너지 BASIC FLASHLIGHT EQUIVALENT CIRCUIT

1.2 Basic Quantities Load Source 에너지공급과 에너지흡수 에너지 공급 에너지 흡수(소비) 전류는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다 따라서 전위가 높은 곳이 Source가 되고 낮은 곳이 Load가 된다.

1.2 Basic Quantities Source Load 에너지공급과 에너지흡수 에너지 공급 에너지 흡수(소비) 전류는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다 따라서 전위가 높은 곳이 Source가 되고 낮은 곳이 Load가 된다.

1.2 Basic Quantities Example 1.1 같은 극성끼리 연결한다.

1.2 Basic Quantities 전력(Power)과 에너지(Energy) + P : 전력을 흡수(소비)하는 Element

1.2 Basic Quantities Example 1.2 (–) 전위로 전류가 유입되므로 (–)P가 된다. Element에 에너지를 공급하는 지, 에너지를 소비하는 지를 결정하라. (–) 전위로 전류가 유입되므로 (–)P가 된다. 전력을 공급하는 element이다 (–) 전위로 전류가 유입되므로 (–)P가 된다. 전력을 공급하는 element이다

1.2 Basic Quantities Learning ASSESSMENT E1.1 Element가 에너지를 공급하는 지, 에너지를 소비하는 지를 결정하라. (–) 전위로 전류가 유입되므로 (–)P가 된다. 전력을 공급하는 element이다 (a) (+) 전위로 전류가 유입되므로 (+)P가 된다. 전력을 흡수(소비)하는 element이다 (b)

1.2 Basic Quantities (-) - + (+) Example 1.3 따라서 ( -)전위로 전류가 유입된다. (a) 회로에서 전압과 전류값을 구하라. (-) - 따라서 ( -)전위로 전류가 유입된다. + (+) (a) (b)

1.2 Basic Quantities Learning ASSESSMENT E1.2 (a) (b) 회로에서 전압과 전류값을 구하라. (a) (b)

1.2 Basic Quantities 정 리

1.3 Circuit Elements ◆ 독립전원(Independent Sources) ◇ 독립 전압원(Independent Voltage Source) ◇ 독립 전류원(Independent Current Source) ◆ 종속전원(Dependent Sources) ◇ 종속전압원(dependent Voltage Source) 전압제어 전압원(Voltage Controlled Voltage Source) 전류제어 전압원(Current Controlled Voltage Source) ◇ 종속 전류원(dependent Current Source) 전압제어 전류원(Voltage Controlled Current Source) 전류제어 전류원(Current Controlled Current Source) 독립전압원

1.3 Circuit Elements 독립전원(Independent Sources) (a) 독립전압원 (b) 독립전류원

1.3 Circuit Elements Example 1.4 공급 = 흡수(소비)이기 때문에

1.3 Circuit Elements Learning ASSESSMENT E1.3 전원 (-) 전위로 전류 가 유입되므로 전원이 된다.

1.3 Circuit Elements 종속전원(dependent Sources) 종속 전압원 (a) 전압제어 전압원 (b) 전류제어 전압원

1.3 Circuit Elements 종속 전류원 (a) 전압제어 전류원 (b)전류제어 전류원

1.3 Circuit Elements Example 1.5 (a) (b)

1.3 Circuit Elements Learning ASSESSMENT E1.4 (a) (b) 종속전원으로부터 공급되는 전력을 구하라. (a) 종속전원의 전압 으로부터 공급되는 전력을 구하라. (b)

1.3 Circuit Elements Example 1.6 (1) 흡수(소비)되는 전력 그리고 Tellegen’s theorem를 만족하는지 검증하라. Example 1.6 (1) 흡수(소비)되는 전력 (+) 전위로 전류가 유입되므로 전력을 흡수한다. (2) 공급되는 전력 (3) 회로 내 전력의 합 공급전력의 합 = 흡수전력의 합

1.3 Circuit Elements Example 1.7 (1) 흡수(소비)되는 전력 (2) 공급되는 전력 Tellegen’s 정리를 이용하여 전류 I0를 구하라. (1) 흡수(소비)되는 전력 (2) 공급되는 전력

1.3 Circuit Elements Learning ASSESSMENT E1.5 (1) 흡수(소비)되는 전력 (2) 공급되는 전력

1.3 Circuit Elements Example 1.8 Box에 유입되는 전하의 변화가 그림과 같을 때 회로에 흐르는 전류 i(t)와 0≤t≤10(ms) 사이에 Box에 흡수되는 전력을 구하라.

1.3 Circuit Elements Example 1.8 Box에 유입되는 전하의 변화가 그림과 같을 때 회로에 흐르는 전류 i(t)와 0≤t≤10(ms) 사이에 Box에 흡수되는 전력을 구하라.  

1.3 Circuit Elements Example 1.8 Box에 유입되는 전하의 변화가 그림과 같을 때 회로에 흐르는 전류 i(t)와 0≤t≤10(ms) 사이에 Box에 흡수되는 전력을 구하라. Box에 흡수된 전력

1.3 Circuit Elements [mAh] = [A·s]=[C] Example 1.9 100(mA)의 전류를 공급하는 저전력 USB포트에 680(mAh) 용량의 리튬이온 배터리를 충전시키려고 할 때, 완전 충전까지 얼마의 시간이 걸리겠는가？ 그리고 완전 충전이 되었을 때 배터리에 저장된 전하량은 얼마가 되는가？ [mAh] = [A·s]=[C]

1.3 Circuit Elements Example 1.9 충전을 통해서 배터리에 공급되는 전하량 150(mA)를 공급하는 고전력 USB 포트에 iPod를 연결하여 680(mAh) 용량의 리튬이온 배터리를 충전시키려고 한다. 충전 전에 7.8(C)의 전하가 배터리에 남아있었다고 한다면 35.9(C)의 전하량까지 충전하는데 걸리는 시간은 얼마가 되겠는가 ？ 충전을 통해서 배터리에 공급되는 전하량

Chapter 1 Basic Electric Circuit Concepts The End Thank You