회로와조명**"

1.전기회로와 조명 1.전기는 우리 생활에 어떻게 이용될까 산업사회와 정보사회에서 생산 기기 및 정보 통신 기기를 작동시키기 위하여는 전기가 필요하다. 전기는 현대를 살아가는 우리들의 생활뿐만 아니라 모든 산업 분야에서 널리 이용되고 있다. 전기는 여러가지 형태의 에너지로 쉽게 바꿀 수 있으며, 우리 생활을 매우 편리하게 해주는 에너지이다. (1)전기의 발생과 공급 우리가 사용하는 전기는 대부분 발전소에서 만들어진다. 발전소의 종류는 수력발전소, 화력발전소, 원자력 발전소가 대표적이다. 발전소에서 만든 전기는 송선 선로와 변전소를 거쳐서 학교나 가정에 공급된다. (2)전기의 이용 전기의 이용분야는 빛, 전자파, 동력, 열, 정보 통신 등으로 크게 분류할 수 있다. 2.전기 회로의 기본에는 어떤 것들이 있는가 전기가 일을 하려면 회로가 구성되어야 한다. 전기 회로의 기본에는 전기 회로의 구성, 옴의 법칙, 저항의 접속, 전력과 전력량 등이 있다. (1)전기회로의 구성 전원 : 건전지 등과 같이 전기를 공급해 주는 것을 전원이라고 한다. 단위는 볼트로 나타내고 건전지는 1.5 , 9 등을 주로사용한다. 부하 : 전원으로부터 전기를 공급받아 여러가지 일을 하는 전기기기를 부하라고 한다. 이 때, 부하의 크기는 소비전력으로 나타내며, 단위는 와트를 사용한다. 도선 : 전원과 부하를 연결하여 전기가 흐를 수 있게 하는 전선을 도선이라고 한다. 전기회로 : 전기가 흐를 수 있는 회로를 구성하기 위해서는 기본적으로 전원 , 부하 , 도선이 있어야 한다. (2)옴의 법칙 전기회로에서 전압의 단위는 볼트이고, 전류의단위는 암페어이다. (3)저항의 접속 (가) 저항의 직렬 접속 ① 합성 저항 : 각 저항의 합과 같다. R = R1 + R2 + R3[Ω] ② 전류 :각 저항에 흐르는 전류는 같다. : I = V / R = V / (R1+R2+R3)[A] ③ 전압 : 전체 전압 V[V]는 각 저항에 걸리는 전압의 합과 같다. V = V1 + V2 + V3[V], V1 = I×R1, V2 = I×R2, V3= I×R3 (나) 저항의 병렬 접속 ① 합성 저항 : 각 저항의 역수의 합의 역수이다. 1 R = ---------------- [Ω] 1 1 1 --- + --- + --- R1 R2 R3 ② 전류 : 전체 전류 I[A]는 각 저항에 흐르는 전류의 합과 같다. I = I1+I2+I3 = V(1/R1 + 1/R2 + 1/R3)[A] ③ 전압 : 각 저항에 걸리는 전압은 같다. V = I×R = I1×R1 = I2×R2 = I3×R3[V] 4)전력과 전력량 (가) 전력 : 전기가 하는 일의 능력 ① 단위 : 와트(W) ② 크기 : 전압과 전류의 곱으로 표시한다. P = V×I 또는 I2×R 또는 V2 / R (나) 전력량 : 전기 에너지가 일정한 시간 동안 한 일의 양 ① 단위 : 와트시[Wh],킬로와트시[kWh], 1[kWh]=1000[Wh] ② 크기 : 전력(P)과 시간(t)의 곱으로 표시. W = P×t[Wh] 5)교류 전압 (가) 직류 전압 : 시간이 지남에 따라 크기와 방향이 변하지 않는다. (나) 교류 전압 : 시간이 지남에 따라 크기와 방향이 일정한 모양으로 변화한다. ① 주파수:1초에 60번씩 사인파형으로 변화 한다. → 60[Hz] ② 실효값 : 최대값의 약 0.707배이다. ㉠ 실효값 = 0.707×최대값 ㉡ 가정용 공급 전압 실효값 : 110[V], 220[V] ㉢ 같은 크기의 직류 전압과 같은 효과를 나타냄. (3) 전기 계측기의 사용법 1)전압계와 전류계 (가) 전압계 ① 용도 : 전압의 크기를 측정한다. ② 종류 : 직류 전압계, 교류 전압계 ③ 접속법 : 회로에 병렬로 접속. 직류 전압계는 (+), (-) 극성에 주의. (나) 전류계 ① 용도 : 전류의 크기를 측정한다. ② 종류 : 직류 전류계, 교류 전류계 ③ 접속법 : 회로에 직렬로 접속. 직류 전류계는 (+), (-) 극성에 주의. (다) 저항값과 소비 전력의 계산 ① 저항값의 계산 : 저항의 저항값 = 측정된 직류 전압 / 측정된 직류 전류 ② 소비 전력의 계산 : 소비 전력 = 측정된 직류 전압×측정된 직류 전류 2)회로 시험기 : 저항,직류 전압,교류 전압, 직류 전류 등을 측정 (가) 구조 : 눈금판, 지침, 측정 단자, 전환 스위치, 0Ω 조정기, 시험 막대 등 ① 0Ω 조정기 : 지침이 0[Ω]에 일치하도록 조정.저항을 측정할때에만 사용 ② 시험 막대 : 빨간색은 (+) 측정 단자, 검은색은 (-) 측정 단자에 끼운다. (나) 저항의 측정 ① 전환 스위치 : 적당한 저항(OHMS) 측정 범위에 놓는다. ② 0Ω 조정 : 지침을 0Ω에 일치시킨다. ③ 측정 : 시험막대를 저항의 양단자에 대고 눈금을 읽는다. (다) 직류 전압의 측정 ① 전환 스위치 : 적당한 직류 전압(DCV) 측정 범위에 놓는다. ② 측정 : 시험 막대를 극성에 주의하여 병렬로 대고 눈금을 읽는다. (라) 교류 전압의 측정 ① 전환 스위치 : 적당한 교류전압(ACV) 측정 범위에 놓는다. ② 측정 : 시험 막대를 극성에 관계 없이 병렬로 대고 눈금을 읽는다. (마) 직류 전류의 측정 ① 전환 스위치 : 적당한 직류 전류(DCmA) 측정 범위에 놓는다. ② 측정 : 시험 막대를 극성에 주의하여 직렬로 대고 눈금을 읽는다. (바) 통전 시험과 절연 시험 ① 통전시험 : 전환스위치를 저항의 낮은 범위에 놓고 시험한다. ㉠ 0[Ω] : 단락 상태. ㉡ ∞[Ω] : 단선이나 접속 불량 상태. ② 절연시험 : 전환 스위치를 저항의 높은 범위에 놓고 시험한다. ㉠ 지침이 움직임 : 누전 상태. ㉡ 지침이 움직이지 않음 : 절연이 우수(정상 상태) (4) 가정의 전기 배선 1)전선 (가) 절연 전선 : 도체를 무명, 고무, 비닐 등의 절연물로 피복 절연한 전선 ① 단선 : 도체가 한 가닥으로 된 전선 (크기 : 도체의 지름[mm]으로 표시) ② 연선 : 여러 가닥 소선을 꼬아서 만든 전선 (크기 : 도체의 단면적[mm2]이나 소선의 가닥 수와 소선의 지름[mm]으로 표시) ③ 옥내 배선용 : 지름 1.6∼3.2[mm]인 단선을 주로사용. 3.2[mm]이상은 연선을 사용 ④ 허용 전류 : 전선의 굵기와 종류에 따라 안전하게 흐릴 수있는 최대 전류값 (나) 코드 : 가는 연동선을 여러가닥 꼬아서 묶음을 만들어 피복 절연한 전선 ① 용도 : 전기 기구를 접속하는 데 많이 사용 ② 크기 : 소선의 가닥수와 소선의 지름[mm] 으로 표시 ③ 종류 : 대편 코드, 원편 코드, 비닐 코드, 캡타이어 코드 등 2)전기 배선 기구 (가) 콘센트 ① 용도 : 플러그를 끼워서 사용한다. ② 종류 : 매입형과 노출형 (나) 플러그 ① 용도 : 전기 기구 끝에 접속하여 콘센트에 꽂아서 사용한다. ② 종류 : 110[V]용, 220[V]용, 접지극이 있는 콘센트 등 (다) 스위치 ① 용도 : 전기 기구에 흐르는 전류를 통하게 하거나 차단한다. ② 종류 : 텀블러 스위치, 풀 스위치, 누름 스위치, 펜던트 스위치, 전환 스위치, 3로 스위치 등 (라) 회로 차단기 ① 용도 : 옥내에 들어오는 전기 회로를 개폐 할 수 있는 배선 기구 ② 커버 나이프 스위치 ㉠ 안전 보호 장치 : 퓨즈 ㉡ 동작 : 규정 이상 전류가 흐르면 퓨즈가 녹아서 끊어져 회로를 차단 ③ 자동 차단기 ㉠ 안전 보호 장치 : 전자석, 바이메탈 ㉡ 동작 : 규정 이상의 전류가 흐르면 차단기가 자동으로 회로를 차단한다. ④ 누전 차단기 : 누전 사고를 방지한다. (마) 그 밖의 배선 기구 ① 소켓 : 절연 전선이나 코드 끝에 접속하여 전구를 끼워 사용한다. (종류 : 키 소켓, 분기 소켓 등) ② 로제트 : 천장에 고정하여 절연 전선과 코드를 접속하는데 사용한다. ③ 리셉터클 : 전구를 끼울 수 있게 만든 것. 천장이나 벽에 고정하여 사용한다. (바) 배선 기구의 정격과 형식 ① 정격 : 배선 기구를 안전하게 사용할 수 있는 전압과 전류의 최대값 ② 형식 : 형식 승인 번호와 품질 표시 기호를 표시한다. 3)간단한 전기 배선 (가) 전기 배선용 공구 : 펜치, 니퍼, 라디오 펜치, 드라이버, 납땜 인두 등 (나) 전선의 접속 ① 절연 전선의 접속 : 직선 접속, 분기 접속 ② 기구 단자에 접속 : 전선에 고리형 단자를 만들어 접속. (다) 가정의 전기 배선 ① 가정의 공급 전압 : 교류 110[V] 혹은 220[V] ② 전기 전달 과정 : 전력량계->회로차단기->전등배선회로 (전등 연결) -> 콘센트 배선 회로 (가전 기기) (5) 조명 ① 조명의 역할 ㉠ 눈의 피로를 덜어 준다. ㉡ 일의 능률을 올려준다. ② 광원 ; 조명에 필요한 빛을 발생시키는 것. ③ 광원의 종류 ; 백열 전구, 형광등, 수은등, 네온등 등. 1)광속와 광도 (가) 광속 : 광원으로부터 나오는 빛의 양. (단위 : 루멘[lm]) (나) 광도 : 광원이 어떤 방향에 대하여 발생하는 빛의 세기. (단위 : 칸델라[cd]) 2)조도 (가) 조도의 뜻 : 어떤 면에 광속이 도달하여 밝아 졌을 때 그 면에서의 밝기 (나) 단위 : 럭스[lx] (다) 광속 및 단면적과의 관계 : 조도는 광속의 양에 비례하고 단면적에 반비례한다. (조도[lx] = 광속[lm] / 단면적[m2]) (라) 가정의 용도별 평균 조도 3)조명 방식 : 빛을 이용하는 방식에 따라 (가) 직접 조명 : 설비비가 가장 적게 드나 조도가 고르지 못하다. (나) 간접 조명 : 그림자가 없고 눈부심이 적으나 큰 조도에는 비경제적이다. (다) 그 밖에 반직접 조명, 반간접 조명 등 2. 가정용 전기,전자 기기 (1) 빛을 이용한 가전 기기 (가) 조명 기구 : 빛을 이용한 가전 기기를 말한다. (나) 조명 기구의 종류 : 백열 전구, 형광등 등 1)백열 전구 (가) 원리 : 저항이 있는 도선에 전류가 흐르면 열이 발생하고 온도가 높아지면 빛을 내는 현상을 이용 (나) 구조 : 베이스,도입선,배기관,스템,앵커, 필라멘트,유리구 등 (다) 가스 : 필라멘트가 고온에서 증발하는 것을 방지. 아르곤과 질소의 혼합 가스 (라) 수명 : 약 1000 시간 정도이다. 2)형광등 (가) 원리 : 방전 현상을 이용한다. (나) 구조 : 형광 램프, 점등관, 콘덴서, 안정기, 스위치 등 ① 형광 램프 : 형광 물질을 바른 관의 양쪽에 필라멘트 전극을 설치하고 아르곤과 수은을 넣어 봉한 것이다. ㉠ 전극 : 산화 물질을 발라 놓았다. ㉡ 작용 : 자외선이 형광 물질을 자극하여 빛을 낸다. ② 점등관 : 고정 전극과 가동 전극(바이메탈)로 구성 ㉠ 가스 : 아르곤이나 네온 가스 봉입 ㉡ 작용 : 형광등을 자동으로 점등 (형광 램프와 병렬로 접속) ③ 콘덴서:라디오 등의 잡음발생을 방지 (점등관과 병렬로 접속) ④ 안정기 : 철심에 코일을 감아 놓았다. ㉠ 작용 : 점등시 높은 전압을 유도하고, 점등 후에는 저항 역할을 한다. ㉡ 접속 : 형광 램프와 직렬로 접속 (다) 형광등의 동작 : 점등관의 방전 → 가동 전극이 고정 전극에 붙음 → 필라멘트 전극 가열 → 점등관의 두 전극이 냉각되어 회로 차단 → 안정기의 양단에 높은전압 발생 → 형광 램프의 방전으로 빛을 발생 (라) 형광등의 특징 ① 장점 ㉠ 백열 전구보다 발광 효율이 좋다. ㉡ 수명이 길다.(약 5000시간 정도) ㉢ 형광 물질에 따라 다양한 광색을 낼 수 있다. ㉣ 눈부심이 적다. ② 단점 ㉠ 빛에 흔들림이 있다. ㉡ 전압이 낮으면 켜지지 않는다. ㉢ 점등 시간이 길다.