DC 회로 기본 개념

전기의 기본 개념

원자 이론에 따르면 모든 물질은 원자로 구성됩니다. 이 원자는 Niels Bohr 원자 모델을 기반으로 한 둘러싸인 전자를 가진 중심 하전 핵으로 구성됩니다. 핵은 중성자와 양전하를 띤 양성자로 구성됩니다. 전자는 음전하를 띤 입자이며 핵 주위를 회전합니다. 이 원자는 동일한 수의 양성자와 전자를 가지고 있으며 이러한 반대 전하 사이에 큰 인력이 존재하여 전자가 핵을 추적합니다.

 

보어의 모델은 원자의 각 껍질에서 전자의 분포를 제공합니다. 가장 중요한 것은 핵에서 가장 바깥쪽 세포인 원자가 껍질이 8개의 전자로 구성되어 있으며 그 이상은 아니라는 것입니다. 이 전자는 핵에서 가장 멀리 떨어져 있으므로 이러한 전자를 자유롭게 하려면 약간의 추가 에너지가 필요합니다. 이 전자 흐름은 전기를 제공합니다. 그러나 가장 바깥쪽 원자가 껍질에 있는 전자의 수는 껍질의 에너지가 그 안에 있는 전자와 공유되기 때문에 전기 흐름을 결정합니다. 원자가 껍질에 8 개의 전자가 있는 경우 각 전자는 껍질 에너지의 8개를 갖습니다.

 

따라서 전기가 생산되도록 전자를 자유롭게 만들기 위해서는 많은 양의 외부 에너지가 필요합니다. 일반적으로 가장 바깥쪽 세포에 자유 전자가 없는 물질을 절연체라고 합니다. 일반적으로 절연체는 원자가 껍질에 5-7 개의 원자가 전자를 가지고 있습니다. 반면에 원자가 전자가 1 개인 물질은 전자를 방출하기 위해 약간의 에너지가 필요하므로 전류가 생성되고 물질을 도체라고합니다.

 

일반적으로 도체에는 2개 또는 3개의 원자가 전자가 있습니다. 이러한 양호한 전도체에는 은, 구리, 알루미늄, 금 등이 포함되며, 이에 앞서는 전도체와 절연체의 특성을 모두 갖는 4가 전자를 갖는 물질을 반도체라고 합니다.

 

위의 원자 이론에서와 같이 전자의 흐름은 전기를 제공합니다. 우리는 같은 전하가 격퇴하는 반면 전하와 달리 끌어당긴다는 것을 알고 있습니다. 분리된 전하가 하나의 단자에 축적되고 소스의 적용으로 다른 단자에 양전하가 축적됩니다.

이 두 전하 사이에 경로가 만들어지면 전류가 흐르기 시작합니다. 충전 단위는 쿨롱이며 전하량은 6.25 X 10입니다18 전자. 인가된 외력 또는 전압은 전하를 이동시키고 전하 흐름의 속도는 인가된 전압의 양에 의해 결정됩니다.

 

간단한 DC 회로 및 매개변수 소개

우리는 전기가 교류(AC)와 직류(DC)의 두 가지 유형이라는 것을 알고 있습니다. AC를 다루는 회로를 AC 회로라고 하고 DC 소스가 있는 회로를 DC 회로라고 합니다. 현재로서는 DC 회로와 그 이론에 대해서만 논의합니다.

DC 소스는 전기 또는 전류가 시간에 따라 변하지 않는 변하지 않는 극성으로 흐르도록 합니다. 독자가 DC 회로 구성 요소와 해당 매개변수를 인식할 수 있도록 간단한 DC 회로가 아래 그림에 나와 있습니다.

위의 DC 회로는 전압원과 특정 전류 흐름이 있는 저항으로 구성됩니다. 

 

1. 전압

두 지점 사이의 전위차 또는 전기 회로의 전압은 두 지점 사이에서 단위 전하를 이동하는 데 필요한 에너지의 양입니다. 볼트로 측정되며 아래 그림과 같이 문자 V로 표시됩니다. 이 전압은 양수 또는 음수일 수 있으며 대부분 KV, mV, uV 등과 같은 접두사로 표현됩니다. 전압의 하위 배수를 나타냅니다.

배터리와 발전기는 일반 전자 회로의 기능을 위해 1V에서 24V DC까지의 DC 전압을 생성할 수 있는 가장 일반적으로 사용되는 DC 전압 소스입니다.

2. 전류

그것은 전자의 흐름 또는 전하입니다. 암페어 또는 단순히 암페어로 측정되며 문자 'I' 또는 소문자 i로 표시됩니다. 이 전류는 직접 또는 교류 일 수 있습니다. 직류(DC)는 단방향으로 흐르며 일반적으로 배터리, 태양 전지, 열전대 등에 의해 생성됩니다. AC의 경우 사인파의 경우 관찰할 수 있으므로 전하 이동이 주기적으로 변경됩니다.

 

 

일반적으로 회로에서 전류 흐름의 방향은 화살표와 함께 문자 I 또는 소문자 I로 표시됩니다. 그러나 이 방향은 실제로 실제 전자 전류 흐름이 아닌 기존의 전류 흐름을 나타냅니다.

 

3. 기존 전류 흐름과 전자 전류 흐름의 차이점

음극 단자에서 양극 단자로의 전자 흐름을 전자 전류 흐름이라고 하는 반면, 양극 단자에서 음극 단자로의 전자 흐름은 그림과 같이 기존의 전류 흐름이라고 합니다.

전자는 단자가 배터리의 음극 단자에 연결된 음전하에 의해 항상 반발되어 양전하로 인해 양극 단자에서 끌어당깁니다. 따라서 음극 단자에서 양극 단자로의 전자 흐름을 전자 전류 흐름이라고 합니다. 그러나 전류 흐름을 가정하는 기존의 방법은 양의 전류에서 음수로 가정하는 것이므로 이를 기존의 전류 흐름이라고 합니다. 종래의 전류는 많은 회로도에 표시되며 실제 전자 흐름 전류는 개별 전류 흐름을 설명하는 경우에 표시됩니다.

 

기존의 전류 흐름은 양전하 캐리어 때문입니다. 기존의 전류는 실제 전자 전류 흐름의 반대 방향으로 측정되며, 이는 음전하 캐리어(전자)로 인해 측정되므로 기존 전류는 항상 양수입니다. 또한 암페어 단위로 측정됩니다.

기존 전자 흐름과 실제 전자 흐름의 차이는 계산 결과 및 실시간 동작에 영향을 미치지 않습니다. DC 회로 결과의 대부분의 분석 개념은 전류 흐름의 방향과 무관합니다. 그러나 기존 전류가 표준이며 대부분 따릅니다.

 

4. 저항

전도성 물질의 저항은 전자의 흐름에 반대합니다. 옴으로 측정되며 그리스 기호 Ω로 표시됩니다. 회로의 저항 값에 따라 회로에 인가되는 전압이 결정된다. 따라서 저항은 1암페어의 전류를 흐르게 하는 회로에 필요한 전압으로 정의할 수 있습니다. 이것은 옴의 법칙이라고도 하며 R = V/I로 표기됩니다.

 

즉, 회로가 200A 전류를 생성하기 위해 2V가 필요한 경우 저항은 100옴이어야 합니다. 저항 값은 항상 양수입니다. 저항은 그림과 같이 고정 또는 가변 저항이 될 수 있습니다.

 

5. 전력(P)과 에너지

전력은 주어진 시간 동안 수행된 작업이라고 합니다. 전기 회로에서 전력은 전압과 전류의 곱과 정확히 같습니다. 전압은 단위 전하당 일이고 전류는 회로에서 전자가 이동하는 속도이기 때문입니다. 전력은 와트(W)로 측정되며 공식은 다음과 같습니다.

P = I x V

옴의 법칙에 따르면,

R = V/I

V= IR

상기 식에 대입하면,

P = (IR) R

P = I^2R

또는 I = V/R을 대입하여 다음을 얻을 수 있습니다.

P= V x (V/R)

P= V2/R

 

이 세 가지 가능한 공식은 회로와 관련된 전력을 찾는 데 사용됩니다.

• 전기 에너지

전력 소비 속도를 일반적으로 전기 에너지라고 합니다. 에너지는 와트 단위로 측정된 전력과 초 단위의 시간으로 와트-초 단위로 측정됩니다. 종종 가정용 전기 계량기에서 관찰할 수 있는 것처럼 킬로와트시로 측정됩니다.

 

전기 에너지 = 전력 × 시간

 

전기적 매개변수 계산에 대한 예제 문제

100W 정격의 전구 또는 램프가 250V의 공급원에 연결되어 있다고 가정합니다. 부하에 흐르는 전류, 램프의 저항 및 2분 만에 소멸되는 에너지를 확인하십시오.

거듭제곱 공식에서 우리는 P = VI라는 것을 압니다.

 

그러면 램프에 흐르는 전류는 I = 100 / 250입니다

I = 0.4 A

옴 법칙에서,

Resistance R = V/I

R = 250/ 0.4

R = 625 ohms.

에너지 분산,

E = Power * time

E = V * I * t

  = 250*0.4* (2*60)

         = 12000 watt-second