전기 회로

● 전기 회로

- 전기가 흐를 수 있도록 구성된 닫힌 회로입니다.

- 회로에는 저항기, 축전기, 코일 등 다양한 전기적 소자가 전기 전도체인 전선에 의해 연결됩니다.

- 전기 회로는 회로에 공급되는 전기의 종류에 따라 크게 직류 회로와 교류 회로로 나뉘며 각각의 회로에서 축전기, 코일, 저항 등을 연결하여 다양한 전기회로를 만들 수 있습니다.

 

● 전기적 법칙

- 선형으로 설계된 전기회로에서 적용 가능한 유용한 전기적 법칙 중 대표적인 것으로는 키르히호프의 법칙, 옴의 법칙, Y-Δ 변환 공식, 테브난의 정리, 제뉴어리의 정리, 밀돈의 정리 등이 있습니다.

- 아무리 복잡한 전기회로일지라도 회로는 기본적으로 전자기 법칙을 따르게 됩니다.

- 전자기 법칙으로부터 도출된 여러 가지 정리를 통해 복잡한 전기회로에 대한 분석 및 설계가 가능합니다.

1) 키르히호프의 법칙 (전압 법칙) 

- 전기 회로의 임의의 폐회로에서 전압의 방향을 한 방향으로 계산하면 전압의 총합은 0이 됩니다.

2) 키르히호프의 법칙 (전류 법칙)

- 전기 회로의 임의의 지점에서 유입하는 전류와 유출하는 전류의 합은 같습니다.

3) 노튼의 정리

- 선형 연결된 임의의 전기회로에 대해 하나의 전압, 하나의 저항(단일 주파수의 교류회로의 경우는 임피던스)의 병렬 연결로 구성되는 동등한 회로가 존재합니다.

4) 옴의 법칙

- 어떤 저항에 걸린 전압은 저항값과 전류에 비례합니다.

5) 테브난의 정비

- 선형 연결된 임의의 전기회로에 대해 하나의 전압, 하나의 저항(단일 주파수의 교류회로의 경우는 임피던스)의 직렬 연결로 구성되는 동등한 회로가 존재합니다.

6) Y-Δ 변환

- 전기회로를 간략하게 만들기 위한 것으로 Y모양의 회로와 Δ모양의 회로 사이의 변환 공식입니다.

7) 밀먼의 정리

- 병렬로 연결된 회로를 간단히 하는 공식으로 러시아의 전기공학자 야콥 밀먼이 증명한 정리입니다.

 

● 설계 방법

- 모든 회로의 패턴을 테스트할 필요가 없기 때문에 실제로 회로를 구현해서 테스트하는 것보다 더 시간이나 돈이 절약됩니다.

- 어떤 전기 회로도 설계 중에 기술자는 회로 일부분의 전압과 전류를 예측할 필요가 있고 복소수 이론은 단일의 수학적인 표현을 사용하여 모든 선형의 요소를 취급하는 능력을 기술자가 가질 수 있으므로 어느 정도의 간단한 선형 회로는 손으로 분석할 수 있습니다.

- VHDL 같은 기술의 개발은 시뮬레이션으로 자동으로 회로 설계를 생성하는 것이며 이것은 기술자로부터 많은 부담을 덜어주었습니다.

 

● 전기회로의 예

1) 직류 회로

- 직류 회로는 직류전원이 연결된 전기회로를 말한다. 직류전원은 건전지나 직류전원장치 등에 의해 공급되며 전원이 공급될 때 전류의 방향이 바뀌지 않습니다.

 

2) 교류 회로 

- 교류 회로란 회로 내의 전력 공급원으로부터 발생하는 전류의 양과 방향이 주기적으로 바뀌는 회로를 말합니다.

- 삼각파나 사각파를 비롯해 주기성을 띠는 임의의 전류는 사인파의 합성을 이용해 생성 가능합니다.

- 교류의 종류로는 사인파, 삼각파, 사각파 등이 있으며 그중에서도 사인파가 가장 전형적인 교류라 할 수 있습니다.