0강. 회로이론 기본 개념

안녕하세요!!

이번에 포스팅할 주제는 회로이론입니다!!!

전자공학에서 빼놓을 수 없는 전공과목이죠

어떤 전공수업이든 회로이론에 대한 내용을 기본으로 응용되기때문에 가장 기초이고 중요한과목입니다.

그럼 회로이론에 대해서 시작하기전에 필요한 기본개념들에 대해 정리하고 시작하겠습니다.

 

1. 단위계

길이를 나타내는 단위는 m ( meter ) 가 있고, 무게를 나타내는 단위는 g 이 있습니다.

	103	106	109	1012
(+)	K ( 킬로 )	M ( 메가 )	G ( 기가 )	T ( 테라 )
(-)	m ( 밀리 )	μ ( 마이크로 )	n ( 나노 )	p ( 피코 )

위와 같이 표현합니다.

예를 들어 길이가 1μm는 10^-6 m로 나타낼 수 있습니다.

 

 

 

2. 전하와 전위차, 전류

전하는 +전하, -전하가 있습니다. 그리고 이 전하의 단위는 Coulomb ( C , 쿨롱 )입니다.

원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어있습니다.

양성자는 (+)전하를 띠고있으며 양성자 하나의 전하량은 1.6X10M^-19 Coulomb입니다.

중성자는 전하를 띠지않습니다.

전자의 경우 (-)전하를 띠며 전하량은 -1.6X10^-19 Coulomb 입니다.

 

흔히말하는 전기란 어떤것을 말할까요?

전기의 정의는 전하의 움직임이라고 말할 수 있습니다.

전위차에 의해서 전자가 이동하게되고 그 전자의 이동을 전류라고 부릅니다. 이러한 전류의 흐름이 전기를 만들어내는것입니다.

 

위 회로를 살펴보겠습니다. 좌측하단 부분에 회로가 접지되어있습니다.

접지란 ground라고도 하며, 대지와 연결시켜 전류를 전위가 0인 땅으로 흘려보내며 기기와 인체를 보호하는 것을 말합니다.

또한 전위란 전기적인 위치에너지라고 설명드릴 수 있습니다.

회로의 왼쪽부분에 전압원 10V를 보실 수 있습니다.

접지와 연결되었던 회로의 전위는 0V입니다. 하지만 전압원을 지나게되면 전위가 10V로 올라감을 확인하실 수 있습니다.

그리고 저항소자가 2개 놓여있음을 확인하실 수 있습니다.

저항소자는 에너지를 소모하는 소자입니다. 전압원에서 공급받은 10V라는 에너지를 저항소자에서 소모하면서 결국 처음상태로 돌아오게됩니다.

즉, 전압의 크기는 전기적 위치에너지 차이입니다. 그리고 전압의 단위는 V입니다.

 

 

돌아와서 전류에 대해서 정의하겠습니다.

전류의 정의와 단위

전류는 단위시간당 전하의 변화량입니다. 즉 얼마나 많은 양의 전하가 단위시간당 지나가는지를 나타내는 척도입니다.

그리고 전류는 크게 2가지종류(직류 전류, 교류 전류)가 있습니다.

직류전류는 시간에 따라 크기가 변화지않는 전류입니다. 반면 교류전류는 시간에 따라 크기가 변화하는 전류입니다.

직류전류(좌) 와 교류전류 (우)

 

3. 전력과 에너지

 

전력은 단위시간당 일에너지의 변화율입니다.

W = qV에서 아래와 같은 식을 유도할 수 있습니다.

 

에너지는 전력에서 시간을 곱한 값이 됩니다.

유도과정은 아래와 같습니다.

 

4. 전류원과 전압원

① 독립전원

독립전압원 (좌), 독립전류원 (우)

독립전원에는 독립전압원과 독립전류원이 있습니다.

위 전원은 스스로 전압과 전류를 발생시키면서 회로에 에너지를 공급하는 역할을 담당합니다.

 

② 종속전원

종속전원은 회로의 전압과 전류들이 흐를때, 전압 혹은 전류를 흘려보낼 수 있는 전원들입니다.

종속전원은 스스로 전원으로 역할을 할 수 없고, 해당회로에서 제어를 받아 전원의 역할을 수행합니다.

(1) 전압제어 전류원 (Voltage Controlled Current Source, VCCS)

VCCS

전압원 vx가 있을때, 크기 3v_x만큼의 전류를 흘려보낼수있는 전류원입니다.

 

(2) 전압제어 전압원 (Voltage Controlled Voltage Source, VCVS)

전압원 v_x가 있을때, 크기 5v_x만큼의 전압을 생성할 수 있는 전압원입니다.

 

(3) 전류제어 전류원 (Current Controlled Current Source, CCCS)

심볼은 위 그림과 같고, 회로에 특정 전류 i_x가 흐를때 종속전류원도 i_x를 내보낼 수 있는 전류원입니다.

 

(4) 전류제어 전압원 (Current Controlled Voltage Source, CCVS)

회로에 전류 i_x가 흐르면 종속전압원도 마찬가지로 크기 i_x의 전압을 회로에 공급하게 됩니다.

 

회로이론의 기초적인 소자들과 기본개념에 대해서 간단하게 정리하는시간 가져보았습니다.

빠진내용은 회로이론 포스팅을 진행하면서 계속 설명이어나가도록 하겠습니다.