저항 연결 방법을 이용한 전압과 전류의 분배(저항회로의 분압과 분류)

[덤보]

저항 연결 방법을 이용한 전압과 전류의 분배(저항회로의 분압과 분류)

저항으로 구성된 회로에서 공급 전압과 전류는 각 저항의 저항값에 분배된답니다.

저항 회로의 구성은 저항을 직렬로 연결한 직렬회로와 병렬로 연결한 병렬회로의 2가지 연결방법이 있는데

이를 적절히 이용하게 되면 공급된 전압과 전류를 분배하여 사용할 수 있게 된답니다.

여기서 한가지 알아두어야 할 것은 키르히호프의 법칙이라는 것으로 전류에 관한 제1 법칙과

전압에 관한 제2 법칙에 대해 개략적이나마 알고 있어야 한답니다.

제1 법칙은 회로에 흐르는 전류는 들어오는 전류와 나가는 전류의 합은 같다는 것이고,

제2 법칙은 회로에 공급된 전압과 회로에서 소비된 전압의 합은 같다는 것이랍니다.

그럼 전압의 분배(분압)과 전류의 분배(분류)에 대해 알아봅시다.

전압 분배(분압)

저항을 직렬 연결하여 저항과 저항이 연결된 점의 전압, 즉, 저항에 비례한 전압을 나누어 사용할 수 있는 데

이것을 저항 분압이라고 한답니다.

직렬 저항회로에 전압을 인가하게 되면, 각 저항의 저항값에 의해 전압이 분배되는 것을 알 수 있는데,

이러한 분배 전압을 계산하기 위해서는 회로의 전체 저항값과 회로에 흐르는 전체 전류를 구하여

각각의 저항에 걸리는 전압을 계산하면 저항에 의한 전압의 분압을 계산할 수 있게 된답니다.

그럼 전압분배(분압)에 대해 계산을 해봅시다.

회로에 흐르는 전류는 항상 일정하므로  I = IR1 = IR2 = IR3   가 된답니다.

전체저항 즉, 합성 저항값  R = R1 + R2 + R3  이 되고

전체 전압 V는 각각의 저항에 걸리는 전압을 모두 더한 값이 되므로 전체 전압 V = VR1 + VR2 + VR3 이 되지요.

각각의 저항에 걸리는 전압은 오옴의 법칙에 의해 V = I × R 이므로

저항 R1에 걸리는 전압 VR1 = I × R1 

저항 R2에 걸리는 전압 VR2 = I × R2

저항 R3에 걸리는 전압 VR3 = I × R3  가 된답니다.

따라서 각 저항의 양단 전압은 전체 저항에 대한 각 저항의 비에 공급전압을 곱한 것과 같게 된답니다.

이를 수식으로 표현하면  각 직렬저항의 양단전압 = (각 직렬저항/전체저항) × 공급전압

즉,  Vx =  ( Rx  /  Rtotal  ) × V 가 되는 것을 알 수 있답니다.

위 수식의 결과,  저항을 직렬로 연결하면 저항의 연결점에서 전압을 분배하여 사용할 수 있답니다.

이러한 전압분배는 회로의 기준전압을 만들때, 또는 보조전원이 필요할 때 많이 사용한답니다.

전류 분배(분류)

저항을 병렬 연결하여 회로에 흐르는 전체 전류를 저항으로 분배하여 사용할 수 있는데 이것을 저항 분류라고 한답니다.

병렬 저항회로에 전류를 흐르게 하면, 각 저항의 저항값에 의해 전류가 분배되는 것을 알 수 있는데,

이러한 분배 전류를 계산하기 위해서는 전체 저항값과 각 저항에 흐르는 전류를 구한 후

전체 전류를 계산하게 되면 전류의 분배를 계산할 수 있게 된답니다.

그럼 전류 분배(분류)에 대해 계산을 해봅시다.

회로에 공급된 전압은 항상 일정하므로  V = VR1 = VR2 = VR3  이 된답니다.

전체저항 즉, 합성저항   Rtotal  = 1 /(1/R1  + 1/R2 + 1/R3)  이 되고

회로에 흐르는 전체 전류 I 는 각 저항에 흐르는 전류를 더한 값이 되므로 전체 전류  I = IR1 + IR2 + IR3  이 되지요.

각 저항에 흐르는 전류는 오옴의 법칙 V = I × R 에 의해

V = VR1 = VR2 = VR3  = IR1 R1 = IR2 R2  = IR3 R3  가 되므로

저항 R1에 흐르는 전류  IR1  = V / R1

저항 R2에 흐르는 전류  IR2  = V / R2

저항 R3에 흐르는 전류 IR3  = V / R3 가 된답니다.

따라서, 각 저항을 흐르는 전류는 각 저항에 대한 전체 저항의 비에 공급전류를 곱한 것과 같게 된답니다.

이를 수식으로 표현하면  각 병렬저항에 흐르는 전류 = (전체저항/각 병렬저항) × 공급전류

즉,  Ix =  ( Rtotal  /  Rx  ) × I  가 되는 것을 알 수 있답니다.

위 수식의 결과, 저항을 병렬로 연결하면 전류를 분배하여 사용할 수 있답니다.

이러한 전류 분배는 부하가 많이 걸리는 회로에서 저항이 허용할 수 있는 전류를 분산시켜 소손을 방지하거나, 전류를 측정하기 위한 전류측정 회로 등에 사용된답니다.

[fkr6531]

좋은정보감사합니다.

[Der Techniker]

키르히호프의 법칙!!!

1. Node에 들어오는 전류의 합과 나가는 전류의 합은 같다.
2. 폐회로에서의 모든 전압의 합은 0이다.

[전자 배움]

자료 감사드립니다.