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Principles and applications of Electrical Engineering Ch.2 Basic of electrical circuit

Principles and applications of Electrical Engineering Ch.2 Basic of electrical circuit. 2007103850 문주윤 20% 2009105167 이상원 20% 2010105046 강수종 30% 2011103787 허여름 30%. Charge : Causes electrical force. Positive or Negative. Symbol : C (Coulomb) Unit : q or q(t)

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  1. Principles and applications ofElectrical EngineeringCh.2 Basic of electrical circuit 2007103850 문주윤20% 2009105167 이상원20% 2010105046 강수종30% 2011103787 허여름30%

  2. Charge : Causes electrical force Positive or Negative Symbol : C (Coulomb) Unit : q or q(t) 최소 단위 전하 = 1.602 C (전자의 전하량) ※-1C의 전하량은 몇 개의 전자로 구성되나? = = 6.25 = =

  3. Current : flow of electric chargethrough variable Ex) ↑ ※10초 동안에 6.25 전자가 이동했다면, △q = -1C, △t = 10 sec = - 0.1A Amount of charge passing a point per unit time Symbol : (전하량을 시간으로 미분) Unit : A (Amphere) 방향 : 양전하의 이동방향을 +방향으로 정함

  4. Ex) 전류 I를 구하라 R = 1 E -> (u) 10m N = electrons/ = 1.602 C u = 19.9 m/s 전체 전하량 Q = Vn = πLn = -50.33C u = I [c/s]

  5. <교수님 풀이> 반지름 ∆L = 전류 V L : 1초 동안 단면 S를지나가는 전하량

  6. Voltage : electrical potential differenceacross variable Change in energy that would be experienced by a charge as it passes through a circuit W(일) = = 힘 이동거리 [Nm] = [J] V(전압) = [J/c] = [v]

  7. Power : time rate of change of energy P = , W = P = = = V, [VA] = [w] watt P(t) > 0 : Device absorbs energy P(t) < 0 : Device delivers energy I = 100mA + + 1.5V 1.5V I = 0, V = 1.5v, P = 0 _ _ I = 0.1A, V = 1.5v, P = (0.1 1.5) watt

  8. Consist of Circuit Element : Resistor, Capacitor, Inductor… Connection : Parallel, Series… Ex)

  9. 수동소자 대표적 수동소자: 저항(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor) 그림수동소자의 전류, 전압 방향 수동소자에 전류가 흐르면 전압의 극성은 전류가 들어오는 지점이 + , 흘러 나가는 지점이 - 가 됨

  10. Circuit Element ‘Resistor’ : limiter of the electrical current Ohm’s Law 회로 안에서의 표시 R 전력을 소모하면서 어떤 일을 하는 장치, 예를 들어 램프, 히터, 증폭기, 휴대폰 등의 전자장비 등도 등가적으로 저항으로 나타낼 수 있는데 이를 부하(load)저항 또는 단순히 부하라고 한다.

  11. resistivity R conductivity Siemen • 저항 값(Ω) • 저항 값의 오차(%) • 최대 전력(W) • + (④저항의 재질) : Resistance : Conductance[S] 저항의 사양

  12. Ex) 100, 5%, 1/4W R 95=< 실제의 저항 값 =< 105 최대전력 = 0.25W (최대전력 아래로만 V = IR이 성립 저항이 견딜 수 있는 최대 전력으로 초과하면 저항이 타서 끊어진다) 저항의 사향 1. 저항값(R in ) 2. 저항값의 오차(%) 3. 최대 전력(W)

  13. 회로의 개방(Open)과 단락(Short) < 개방 (Open) > < 단락(Short) > 임의의 값 (정해지는 값) R 임의의 값 (정해지는 값) R + V - + V - Graph Graph

  14. Circuit Element ‘Ideal voltage source’ <전류 – 전압 특성곡선> + i i _ I = 임의의 값(정해지는 값)

  15. Circuit Element ‘Ideal current source’ + V V _

  16. 실제의 전압원 Ex) dc전원 ─ 정격 전압 : 10V ─ 최대 전력 : 1W ─ 내부 저항 : 10 1. R = 1k 때 V = 10V I = = 10mA = 0.01A = 10 10 = 0.1W + 2. R = 100 때 V = 10V I = = 100mA = 0.1A = 10 0.1 = 1W 10[V] i R _ 3. R = 10 때 I = = 1A (X) (-> Imax= 0.1A) = 10 0.1 = 1W V = 10 0.1A = 1V(감소) 최대전력 = 1W 최대전류 = 0.1A Overload!!

  17. I R V R 100

  18. 전원의 직렬 연결Series connection +1.5V 1.5V 1.5V 1.5V -1.5V 1.5V Reference point Voltage reference (ground) Earth Ground 공통적 기준 전기적 안전

  19. 실제의 전류원 Ex) 10mA 전류원 최대전력 100mW 최대전압이 10V가 된다 10mA 10Vmax i R 최대전력 Pmax로 최대전압 Vmax로 정해져 있다 i 10mA 실제의 Pmax로 인해 Vmax와 Imax가 정해져 있다 Pmax를 넘어가면 옴의 법칙이 성립하지 않는다!! R V 10V R 1k ㅡ: 실제 전류원, ㅡ: 이상적인 전류원

  20. KCL : Kirchhoff’s Current Law Algebraic sum of the currents entering the node Algebraic sum of the currents leaving the node Entering current = Leaving current A node : + = 0 B node : + + C node : + + = (but this is redundant) 노드가N개이면, KCL로 (N-1)개의 식을 세울 수 있다 Node : electrical junction of two or more devices

  21. Node - Electrical junction of two or more devices - 두개 또는 그 이상의 장치 안에서의 전기적 교차점 node1 node2 + - R1 R2 node3 node2 node1 = node2, node3 = node4

  22. KVL : Kirchhoff’s Voltage Law Algebraic sum of all the voltages around a loop is zero _ _ + + 참고) Sign convention 부호는 양의 값 (루프의 방향과 일치) + + + loop1 loop2 _ + _ _ _ + loop _ 부호는 음의 값 (루프의 방향과 반대) Loop1 : -V1 + V2 + V3 = 0 Loop2 : -V3 + V4 + V5 = 0 회로 전체를 감는 Loop : redundent Loop : closed path formed by tracing through an ordered sequence of nodes without passing through any node more than once Node의 개수 : N개 2 – terminal element의 개수 : E개 (E-N+1)개의 KVL식이 나온다

  23. 회로 해석 방법 • 른쪽 : (+) (-) • 위 아래 : (+) (-) • 10V의 전압 • E(element) : 5개 • N(node) : 4개 < Element equation : 5개 > < KVL : 2개 > < KCL : 3개 > • = 10V 미지수 10개, 식 10개! 풀 수 있다!! 예제

  24. Parallel Connection Any number of elements(devices) connected between two common nodes _ + + + _ _ Node : 2개 / V1 = V2 = V3

  25. Series Connection Two elements are connected in series when they have one common node to which No other element is connected _ + E개 elements, N개 nodes 1개의 reference node (Element constraints : E) E개의 식 KCL : (N-1)개 +KVL : (E-N+1)개 2E개의 식 각 element의 전압과 전류의 개수 = 2E개 + _ _ +

  26. 직렬연결 Rt = R1 + R2 + R3 • 병렬연결 R1  R2  R3 Rt = (R1  R2) + (R1  R3) + (R2  R3)

  27. Equivalent Circuit + _ _ + + Circuit _ + Circuit Circuit 1 + 2 _

  28. Voltage Division 직렬은저항값과 비례해서 나뉜다!

  29. Current Division 병렬은컨덕턴스값과 비례해서 나뉜다! 병렬은저항값과 반비례해서 나뉜다!

  30. Equivalent Source + <KVL> ① Circuit _ ① = ② 가 되고, 두 회로의 , 관계가 동일해 지므로 회로 입장에서는 전압원인지전류원인지 모른다! + <KCL> ② Circuit _

  31. EX) 로 로 회로라고 생각하면, 두 전압이 걸리고 전류는 걸린다 두 회로는 등가적이다! 등가 회로!!

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