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회로설계 공부/기초 회로이론 36

[회로 기초] 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)에 대해 알아보자(키르히호프의 법칙 적용 해석 추가)

앞에서 얘기했던 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙을 사용해 회로 해석을 해보자. 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 아래 회로는 가변저항 R3를 사용해 미지의 저항 Rx의 값을 구하는 휘트스톤 브릿지라는 회로이다. ig가 0일 때, 즉 브리지가 평형일 때 키르히호프의 전류 법칙(KCL)은 아래 식으로 나타낼 수 있다. ig가 0이기 때문에 전류 측정계에 걸린 전압 강하는 없고 전류 측정계 양단의 전위는 같게 된다. 따라서 브리지가 평형일 때 키르히호프의 전압 법칙(KVL)은 다음과 같이 나타낼 수 있다. 지금까지 표현한 식들을 종합하면 다음과 같이 나타낼 수 있다. 위와 같은 방식으로 미지의 저항 Rx의 값을 구할 수 있다. 추가로 아래 제시된 예시 회로도 옴의 법칙과 키르히호프 법칙을 사용해..

[회로 기초] 키르히호프의 법칙(KCL : Kirchhoff's Current Law / KVL : Kirchhoff's Voltage Law)에 대해 알아보자

옴의 법칙도 회로 해석에 있어 중요한 내용이지만 이 내용으로 모든 회로를 해석하는 데는 부족하다. 회로 소자의 상호 연결은 전압과 전류 사이의 관계를 결정하게 만든다. 이는 키르히호프의 법칙으로 알려져 있다. 키르히호프의 전류 법칙(KCL), 키르히호프의 전압 법칙(KVL)에 대해 알아보자 키르히호프의 전류 법칙(KCL) 키르히호프의 전류 법칙은 회로에 있는 어떤 마디에서든 모든 전류의 대수 합은 0인 것을 의미한다. 정의만 읽어보면 이해하기 힘들 때가 있다. 아래의 예시 회로를 보며 키르히호프의 전류 법칙(KCL)이 어떻게 적용되는지 확인해보자. Node a, b, c, d를 기준으로 KCL을 적용해보자 Node로 들어오는 전류는 +로 표시하고 node에서 나가는 전류는 -로 표시하면 각 Node에서의..

[회로 기초] 옴의 법칙(Ohm's Law)에 대해 알아보자

옴의 법칙(Ohm's Law) 옴의 법칙에 대해서는 많은 사람들이 알고 있을 거라고 생각한다. 회로 해석을 하는 데 있어 매우 기본적이고 중요한 법칙이다. 회로 해석을 위해서는 저항에 걸린 전압에 대해 흐르는 전류를 알아야 한다. 아래 그림이 옴의 법칙에 대한 내용이다. 옴의 법칙은 V=iR로 표현할 수 있다. R이라는 값의 저항 양단에 V라는 전압이 걸려있을 때 전류의 양을 결정한 내용이다. 옴의 법칙은 전압과 전류의 관계를 나타내기 위한 비례 상수로 R을 사용했다고 볼 수 있다. 따라서 R=V/i로 나타낼 수 있다. 즉 전류의 변화에 따른 전압의 변화 비율을 저항으로 볼 수 있다. 전압의 변화에 따른 전류의 변화 비율을 나타내는 기호도 있다. 내용을 들었을 때는 1/R로 적으면 될 것 같지만 이에 따..

[회로 기초] 전압원(Voltage Source), 전류원(Current Source)에 대해 알아보자

처음에 볼 때 전압원, 전류원은 다른 소자들에 비해 중요도가 떨어져 보인다. 그러나 많은 시스템들은 전원과 저항만으로도 모델링할 수 있고 계산을 상대적으로 단순하게 다룰 수 있기 때문에 회로 해석의 기본 기술을 익히기에는 좋은 시작이라고 본다. 먼저 전압원과 전류원 모두 전원이라고 생각하면 된다. 전원에 대해서 생각해보자. 전원은 전기적 에너지를 공급/사용(방전)해주는 소자이다. 그럼 전원이 공급하는 전기적 에너지는 어떻게 만들어내는 것일까. 발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 바꿔준다고 볼 수 있고 모터는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꿔준다고 볼 수 있다. 추가로 배터리는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 바꿔준다고 볼 수 있다. 알아두어야 할 전원의 특성은 전압 또는 전류를 유지하면서 그들이..

[회로 기초] 인덕터(Inductor, L)와 커패시터(Capacitor,C)에 대해 알아보자

저항(Resistance, R)에 대하여 알아보았다. 이제 인덕터(Inductor, L)에 대해 알아보자. 인덕터(Inductor, L) 인덕터는 코어(core)를 감는 도체의 코일(coil)로 구성되는데, 이 도체에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장의 형태로 에너지를 저장하는 수동소자이다. 인덕턴스(Inductance) 인덕턴스(Inductance)는 전류의 단위 변화당 발생하는 기전력의 양을 나타낸다. 단위는 H(Henry)로 1H의 인덕턴스는 1초당 1A의 비율로 전류가 변할 때, 1V의 기전력을 전류 변화의 반대 방향으로 발생시킨다는 것을 의미한다. (V : 전압, i : 전류, t: 시간, L : 인덕턴스) 저항에서 진행했던 것과 마찬가지로 인덕터 또한 직렬 및 병렬연결이 되어있을 때 이에 대한 ..

[회로 기초] 저항(Resistance, R)에 대해 알아보자

회로 해석에 있어 가장 기본적인 수동 소자는 저항(Resistor, R), 인덕터(Inductor, L) 그리고 커패시터(Capacitor, C)이다. 회로 공부를 본격적으로 하기 전 미리 알아두어야 할 내용들이라고 생각한다. 회로 공부를 시작하기 전 이 소자들의 기본적인 특성에 대해 정리해보자. 특성을 알아보기 전, 앞에서 말한 수동소자의 뜻을 같이 알아두면 좋을 것 같다. 수동 소자(Passive element) 수동적 소자라는 뜻으로 증폭이나 전기 에너지의 변환과 같은 능동적 기능을 가지지 않고 에너지를 소비, 축적과 같은 동작을 한다. 수동소자는 외부 전원이 별도로 필요 없이 소자 단일로도 동작이 가능하다. 만들어진 후에는 소자의 특성이 이미 결정되어 있어 입력 조건에 의해서 소자의 특성 변화가 ..

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