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실험 1 - 저항

실험 1 - 저항. 전장에 의해 도체 내에서 운동하는 전자들은 원자와의 계속적인 충돌로 평균적인 등속운동을 하며 그 결과 평균 속도는 도체 양단의 전압에 비례한다. 그리고 전류는 전자의 속도에 비례하므로 결국 도체 양단의 전압과 도체 내의 전류는 비례 관계를 가지게 된다 . 19 세기에 독일의 과학자 옴( Ohm) 은 일정한 온도에서 도체를 흐르는 전류 I 는 도체 양단의 전위차 V 에 비례한다는 사실을 발견하였다.

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실험 1 - 저항

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Presentation Transcript

  1. 실험 1 - 저항 • 전장에 의해 도체 내에서 운동하는 전자들은 원자와의 계속적인 충돌로 평균적인 등속운동을 하며 그 결과 평균 속도는 도체 양단의 전압에 비례한다. 그리고 전류는 전자의 속도에 비례하므로 결국 도체 양단의 전압과 도체 내의 전류는 비례 관계를 가지게 된다. • 19 세기에 독일의 과학자 옴(Ohm)은 일정한 온도에서 도체를 흐르는 전류 I 는 도체 양단의 전위차 V 에 비례한다는 사실을 발견하였다. • 이 경우 전압과 전류간의 비례상수를 저항이라 하며 기호로는 R 을 사용하고 단위는 옴(Ohm)이며, 단위기호로는 [W]을 사용하여 V=I.R로 나타낸다. • 학습내용 - 옴(Ohm)의 법칙 - 저항의 식별 : 칼라코드 - 직렬/병렬회로 - Kirchhoff의 전압법칙, 전류법칙

  2. Ohm의 법칙 • V = I . R

  3. 예제 • 우측의 회로에 인가된 전압 V=10 [Volt] 에서 전류 I = 0.1 [A] 일 때 저항 R 의 값을 구하여라

  4. 저항의 식별 • 색상기호 색 흑 갈적등황초청보회백 수 0 123456789 승 1 101102103104105106107108109 • 저항의 오차 : 갈색 1%, 금색 5%, 은색 10% • 예1 등백적 = 3900 = 3.9kW • 예2 황보갈 = 470 W • 예3 회적초 = 82x105 =8.2MW • 예4 청회등 = 68x103 = 68kW

  5. 가변저항기(potentiometer)

  6. 직렬회로 • 회로는 다수의 전기 요소들이 연결된 것이다. • 최소한 하나 이상의 닫힌 경로가 있어야만 전류가 흐를 수 있다. • 두 요소가 한 점에서 연결되며 접점에 제 3의 요소가 연결되지 않는 경우를 직렬연결 이라 부른다. • 직렬회로 내부 전체에서 전류는 동일하게 흐른다. 직렬회로 병렬회로

  7. 직렬저항 • 직렬로 N 개의 저항이 접속되어 있으면 총 저항 RT는 RT = R1+ R2 + R3…. + RN • 총 저항이 계산되면 회로 내를 흐르는 전류는 Ohm의 법칙으로 구할 수 있다. I = V / RT • 각 저항들을 통과하면서 발생하는 전압의 변화(하강)량은 V1=IR1, V2 =IR2, V3 = IR3

  8. 직렬저항 • 그림과 같은 직렬회로에서 회로 내를 흐르는 전류 값과 각 저항을 통과하면서 발생하는 전압 강하량을 계산해 본다.

  9. Kirchhoff의 전압법칙(KVL) • 폐회로 내에서 전압의 상승량과 하강양의 합은 항상 0 이다. oVrises + oVdrops = 0 or oVrises = oVdrops • KVL을 사용하여 다음 회로의 미지 전압을 구해본다.

  10. KW KW 1 2 2 0 KW KW 1 0 1 0 E = 2 0 V KW 2 0 E = 2 0 V KW KW 1 5 1 5 KW 1 2 직렬회로 내에서 요소의 교환 • 직렬회로 내에서 각 요소들간의 연결순서를 바꾸어도 총저항, 전류 및 전력값은 변하지 않는다.

  11. 전압 분할기 • 직렬회로 상에서 저항을 통과하면서 발생하는 전압의 변화법칙 • RT = R1 + R2 • I = /RT • V1 = R1 = (E/ ).R1 = E.R1/ • V2 = = = • Vx = Rx.E/RT

  12. 병렬저항 • 두 개의 전기요소가 두 점에서 서로 접속되어 있으면 병렬 연결 • 병렬회로에서 총 전도도 (conductance:저항의 역수:G = 1/R)는 개개의 전도도 값의 합이다. • GT = G1 + G2 + G3 • GT = 0.1+ 0.2 + 0.3 • GT = 0.6 [mho] • RT = 1/GT = 1.66 W

  13. 병렬저항 • 병렬회로에서 총 저항은 항상 병렬회로 내의 가장 작은 저항 값보다 작다. • 저항 값이 R 인 저항 N 개가 병렬로 연결되어 있으면 RT = R/N • 두 개의 병렬저항에서 1/RT = 1/R1 + 1/R2 = (R2/R2).(1/R1) + (R1/R1).(1/R2) =R2/(R1.R2) + R1/(R1.R2) = (R2+R1)/R1.R2 RT = R1.R2/(R1+R2)

  14. 병렬저항 • 병렬회로 내에서 두 소자의 전압 강하량은 동일하다. • 다음 회로의 총 저항 RT와 각 요소를 흐르는 전류 I 를 구해 본다. 2 7 V KW KW 9 1 8

  15. Kirchhoff의 전류법칙(KCL) • 한 절점(node)에 입력되는 전류의 총 합은 유출되는 전류의 총 합과 동일하다.

  16. I T I I 1 2 R 2 I = I 1 T R + R 1 2 R R 1 2 R 1 I = I 2 T R + R 1 2 전류분할기 • 병렬 연결된 저항사이의 전류 분할 비율을 정의

  17. 직-병렬회로 • 병렬연결 회로는 R1\\R2로 표기한다. • 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.

  18. 직-병렬회로 • 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

  19. 단락과 개방

  20. Kirchhoff 2법칙 예제

  21. 저항의 측정 • 멀티미터를 사용하여 저항의 값을 측정해 본다 • 측정값을 칼라코드로 읽은 값과 비교해 본다 • 오차의 원인은? • 두 개의 저항을 직렬로 연결하고 저항값을 멀티미터로 측정해 본다 • 직렬저항의 계산방법은? • 칼라코드로 읽은 값과 비교해 본다. • 두 개의 저항을 병렬로 연결하고 저항값을 측정해 본다 • 병렬저항의 계산방법은? • 칼라코드로 읽은 값과 비교해 본다. • 다수의 저항을 직렬/병렬로 연결한 후 저항값을 측정해 본다. • 회로도를 그린 후 등가 저항값을 계산해 본다

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