GROB's basic electronics 회로 이론-4. 직렬회로(직렬회로의 전류,직렬회로의 저항,IR전압강하)

1. 직렬 회로의 전류

 2번째 포스트에서 말했듯  전류는 두 지점 사이의 전하의 이동으로 인가된 전압에 의해서 발생한다. 아래 그림과 같이 회로의 구성요소가 직렬로  연결되어 있는 경우에 직렬 회로라 한다.

전지의 양극 단자는 음극 단자가 전자를 밀어내는 만큼의 힘으로 전자를 끌어당긴다  그러므로 회로에서 자유전자의 운동은 동시에 회로의 모든 부분에서 동일한 속도로 시작한다 아래 그림처럼 한 점으로부터 이동한 자유전자는 연속적으로 직렬회로에서 인접한 위치로부터 이동된 자유전자들에 의해서 대체된다 모든 전자 들은 전지를 떠난 전자랑 동일한 속도를 갖고 있다 그러므로  회로의 모든 부분에서 자유전자의 이동은  동일한 경향을 띤다. 임의의 시간에 동일한 속도로 동일한 수의 전자가 이동한다 이는 직렬화로의 모든 부분에서 전류가 동일하다는 것을 나타낸다.

 

2 직렬회로의 저항

직렬 회로가 전압원에 연결되어있을 때 전류는 모든 직렬 저항을 거쳐 흐른다 이러한 직렬 경로는 전류가 흐르는 유일한 길이다 그러므로 같은 전류 경로에서 전압원에 연결된 전체 저항은 모든 저항의 합으로 나타낼 수 있다

 

2-1 직렬 저항 열

직렬 저항의 조합을 종종 저항 열(string)이라고 한다 직렬 저항은 각각의 저항을 합친 것과 같다 하나의 저항 열에는 두 개 혹은 그이 상의 저항이 있을 수 있다

 

총저항은 각각의 저항을 합친 것과 같다 즉 n개의 저항이 있으면

이 공식은 저항의 개수와 상관없이 직렬 저항 열에 적용된다  특정 범위의 저항의 합은 그 구간 직렬 저항 열의 전류를 구하는 데 사용된다

V(T)는  해당 구간 전체 전압 R(T)는  그 구간 전체의 저항이다

 

ex)세개의 1k(Ω)의 저항이 직렬로 연결되어 있고 여기에 12V의  전압이 인가된다 R(T)와 I를 구하라.

 

R(T)=R1+R2+R3 =1K+1K+1K[Ω]

=3K[Ω]

 

I=V(T)/R(T)=12 [V]/3K[Ω]=0.004=4mA

 

3. 직렬 IR 전압강하

저항에 전류 I 가 흐를 때 옴의 법칙에 의해 저항에 걸리는 전압은 I*R과 같다 두 개의 저항에 의한 저항 열에서 이러한 규칙을 아래의 그림에 나타냈다

자 그림을 보고 계산해보자 V1에서는

V2에서는

직렬 회로에서 IR 전압은 각 IR 전압이 사용 가능한 전위차를 줄이기 때문에 IR 강하 혹은 IR 전압강하라고 한다 더 높은 저항에서 동일한 양의 전류를 생성하기 위하여 더욱 높은 전위차를 요구하기 때문에 일반적으로 직렬회로에서는 높은 저항에서 더 큰 IR 전압 강하가 일어난다