병렬 회로의 저항, 전압 및 전류
다음과 같이 저항이 연결된 경우,
각각의 저항에 측정된 전압 및 전류는 다음과 같습니다.
[측정값]
+/-: 9.10V
R1 10K: 8.64V
R2 1K: 0.426V
R3 1K: 0.426V
R1 + (R2 || R3) = 8.64 + 0.426 = 9.066V
Battery - R1[Left]: 0.86mA
R1[Right] - R2[Left]: 0.42mA
R1[Right] - R3[Left]: 0.42mA
R2 + R3 = 0.42mA + 0.42mA = 0.84mA
보는 바와 같이 병렬 회로에서 전류는 나뉘고 전압은 동일합니다. 즉, 한 쪽 전압을 잴 수 있으면 다른 병렬 노드의 전압도 같은 값이 됩니다. 이번엔 위의 자료를 기반으로 계산을 한번 해볼까요?
[계산 값]
V = IR
[R1]
8.6V = 0.86mA * 10K
[R2]
0.42V = 0.42mA * 1K
[R3]
0.42V = 0.42mA * 1K
정밀도의 차이로 엎어치고 메친 결과가 약간 다르긴 하지만 그런 걸 감안했을 때 측정값과 같다고 할 수 있습니다.
테스트를 위해 병렬 회로의 저항값을 다르게 해보겠습니다.
보는 바와 같이 R3 저항만 2.2K로 교체했는데 측정값은 이렇고,
[측정값]
+/-: 9.09V
R1 10K: 8.51V
R2 1K: 0.576V
R3 1K: 0.576V
R1 + (R2 || R3) = 8.51 + 0.576 = 9.086V
Battery - R1[Left]: 0.84mA
R1[Right] - R2[Left]: 0.58mA
R1[Right] - R3[Left]: 0.25mA
R2 + R3 = 0.58mA + 0.25mA = 0.83mA
따라서 저항이 낮은 쪽으로 전류가 좀 더 흐른 것을 볼 수 있습니다. 이에 기반을 둔 계산 값은 이렇습니다.
[계산 값]
V = IR
[R1]
8.4V = 0.84mA * 10K
[R2]
0.58V = 0.58mA * 1K
[R3]
0.55V = 0.25mA * 2.2K
(
첨부 파일은 이 글의 그림에 대한 fzz 파일입니다.)
병렬에서의 합성 저항을 구하는 법은 검색해 보면 많이 나옵니다.
3. 합성 저항 구하는 법
; https://blog.naver.com/jsrhim516/220510206468
특별히 2개의 병렬인 경우는 다음과 같이 간단하게 표현이 되지만,
R0 = (R1 * R2) / (R1 + R2)
일반적인 공식은 다음과 같습니다.
1 / R0 = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + ... + 1 / Rn
따라서 이번 실험에서 1K || 1K 조합의 회로는,
1 / R = 1 / 1000 + 1 / 1000 = 2 / 1000 = 0.002
1 / R = 0.002
1 = 0.002 * R
1 / 0.002 = R
R = 500
즉, 1K || 1K 병렬 조합은 결국 전자가 흐르는 길이 넓어진 것이므로 정확히 1/2에 해당하는 저항값이 됩니다.
반면 저항값이 1K || 2.2K 조합의 회로는,
1 / R = 1 / 1000 + 1 / 2200
= 2.2 / 2200 + 1 / 2200
= 3.2 / 2200
= 0.0014545454545455
1 / R = 0.0014545454545455
1 = 0.0014545454545455 * R
1 / 0.0014545454545455 = R
R = 687.4999999999785
역시 1K || 2.2K 조합도 전자가 흐르는 길이 넓어진 것이므로 저항값이 줄긴 했지만 그래도 쉽사리 예측이 안되는 값입니다. 따라서 계산을 해보고 정하는 것이 좋습니다.
이에 기반을 둬서 위의 회로를 직렬화되었다고 가정하고 계산을 다시 하면 이렇습니다.
[계산 값]
V = IR
[R1]
8.6V = 0.86mA * 10K
[(R2 || R3) = 500]
0.43V = 0.86mA * 500
[계산 값]
V = IR
[R1]
8.4V = 0.84mA * 10K
[(R2 || R3) = 687.4999999999785]
0.5774999999999819V = 0.84mA * 687.4999999999785
달리 말하면, 해당 병렬 구간의 전압을 알고 있다면 전류값을 이용해서 병렬 구간에 해당하는 저항값을 구할 수 있습니다.
고정 저항기
탄소피막 저항기(Carbon Film Resistor) - 일반 저항, 저가
솔리드 저항기(Carbon Composition Resistor) - 소형 고내압/고저항, 고주파 특성 양호 (현재는 잘 사용하지 않음)
금속피막 저항기(Metal Film Resistor) - 고정밀, 고주파 특성, 고가
산화금속피막 저항기(Metal Oxide Film Resistor) - 소형의 큰 전력용량(전원 회로 등에 사용)
권선형 저항기(Wire Wound Resistor) - 고정밀, 큰 전력 용량(큰 전력의 전원부에 사용)
시멘트 저항기(Cement Resistor) - 온도 및 습도록부터 저항기 보호, 주로 대전력 용
메탈 클래드 저항기(Metal Clad Resistor) - (가혹 환경) 주로 대전력 용, 고가
가변 저항기(Volume, 반고정 저항, Potentiometer, Trimmer, VR(Variable Resistor))
볼륨형 가변 저항기(Volume Resistor)
슬라이드형 저항기(Slide Potentiometer)
반고정 저항기(Trimmer Potentiometer)
정밀형 가변 저항기(Multi Turn Precision Potentiometer)
칩저항기
어레이 저항기
Rheostat(가감 저항기)
외부 물리량에 의존하는 가변 저항기(Thermistor, Varistor, Strain Gauge)
오차 IEC(국제전기표준회의)가 제정한 E 계열 표준값에 기준하여 정해진 저항치, 현재 E24 - 5%(금색), E96 - 1%(갈색)가 주로 사용
인덕터(Coil, Reactor) - 도선을 나선 모양으로 감아서 만든 코일, 도선에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장(Magnetic Flus)의 형태로 에너지를 저장
자계에서 에너지를 충전, 방전함으로써 소자를 통과하는 전류의 변화를 억제
코어의 유무에 따른 분류
- 공심 인덕터(Air Core): 코어가 없이 코일만 감아놓은 형태, 인덕턴스가 아주 작음(약 1mH), 수백 MHz 이상의 높은 고주파 회로에서 사용 (안테나 회로망, 무선 주파수 송수신기 등)
- 철심 인덕터(Iron Core): 철심 코어, 큰 인덕턴스, 저주파(~수십 kHz) 교류 회로에 사용
- 자심 인덕터(Magnetic Core): 페라이트 코어(광대역 회로, 전자에세 일반적인 코어 지칭), AM 라디오 내부의 바 안테나 등에 사용
트로이드 인덕터(Toroidal indcutor) - 도넛 모양의 페라이트 코어, 코일의 효율이 좋고 자속이 주변 회로에 영향을 주는 것도 적음
초크 코일
- 고주파 초크 코일: 고주파에 대해 높은 임피던스(저항 작용), 회로 내에서 고주파 전류를 저지 또는 감쇄 (고주파 필터)
- 전원용 초크 코일: 저주파 포함해 높은 임피던스, 전원 노이즈 방지용의 필터나 평활 회로의 필터
페라이트 비드(Ferrite Bead) - 고주파 성분의 에너지를 열로 변환해 감쇄/소멸, EMI 대책 소자
SMD 칩 인덕터(SMD Chip Inductor)
가변 인덕터(Variable Inductor)
인덕턴스 값 - 숫자 또는 영문자 3자리 또는 칼라코드 사용
471 - 47 * 1(10의 승수) = 470 단위 [uH]
4R7 = 4.7uH
R47 = 0.47uH
허용오차: F +-1%, , G +-2%, J +- 5%, K +-10%, M +-20%
Color Code: EIA 표준규격(4개), 미국 군사표준(5개)
직,병렬 연결 = 저항과 같은 공식
직렬 - 합성 용량 커짐
병렬 - 합성 용량 작아짐
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