직렬, 병렬, 전압, 전류, 와트???

[카토크]

우선 그림은 4개 입니다.
보시면 알겠지만 조금씩 연결 방법이 좀 틀리죠...

직렬, 병렬에 전혀 개념이 없으신분...
찬찬히 보면 다 압니다.
아마 예전에 학교에서 배웠던 기억도 날거고요...

직렬, 병렬이란 어디를 기준으로 할 것이냐에 따라서
틀려집니다.
전원단을 기준으로 할 것이냐, 아니면 저항에 대해서
따질것이냐 등등.

우선 "그림-1"부터 볼까요?

   어떤 부품을 기준으로 보던간에 모두 직렬로 연결되어 있습니다.
   전류가 흐르는 길은 하나밖에는 없지요.
   이럴경우 전체에 흐르는 전류는 각 부품에서 보았을때 다 똑같습니다.
   저항에 흐르는 전류나 각각의 LED에 흐르는 전류가 똑같습니다.
   
   그럼 전압은 어떨까요?
   그것은 각 부품에 걸리는 저항에 따라 나뉘어 집니다.
   각 부품이 모두 같은 저항이라면
   다음과 같이 됩니다.

   각 부품하나에 걸리는 전압=전체인가전압/전체 부품수


그럼 두번째 그림을 볼까요

   두번째 그림은 첫번째 그림과 똑같지만 LED만 LED들끼리 병렬로 연결되어
   있습니다.
   저항이 100옴, 각 LED의 내부저항이 50옴씩이라면
  
   첫번째 그림에서 전원단에 대해서 전체 저항은 100+50+50+50=250옴
   입니다
  
   두번째 그림에서 전체 저항은 저항값은 100옴,그런데 LED들이 병렬로 연결되어
   있으니까 1/(1/50+1/50+1/50)=50/3=16.66옴이 됩니다.
   그러므로 100+16.66=116.66옴이 됩니다.

   그러면 첫번째 그림에서 각 LED에 걸리는 전류는 전체 전류와 같으니까
   I=E/R=전류=전압/저항=13.8V/250=0.0552=55.2mA

   두번째 그림은 전체 전류가
   13.8/116.66=0.118=118mA

   첫번째 그림에서 각 LED에 걸리는 전류는 전체 전류와 같아서 55mA정도 되지만
   두번째 그림에서 각 LED에 걸리는 전압은 병렬이므로 3개로 나누어져서 각각의
   LED 마다 똑같이 흐르게 됩니다.(이것은 이론이므로 각각의 LED마다 실제 저항치가
   조금씩 다르므로 약간씩은 틀려질 수  있습니다)
   그러므로 각각의 LED에 흐르는 전류는 118/3=39.3333=39.3mA

   그럼 전압은 어떻게 될까요?
   첫번째 그림에서는 각각의 저항이 똑같으니까
   그리고 부품수가 4개이니까
   각각의 부품에 걸리는 전압=13.8/4=3.45V

   두번째 그림에서는 좀 계산이 복잡합니다(상대적으로요)
   일단 LED들이 병렬이니까 병렬을 모두 합해서 하나의 저항으로 계산합니다.
   그러면 그 하나에 걸리는 전압이 각각의 LED에 걸리는 전압과 같으니까
   우선 저항에 걸리는 전압은
   V=IR=0.118*100=11.8V
   각 LED에 걸리는 전압은
   0.118*16.66=1.375V

   그럼 정리를 하겠습니다.
   일반적으로 똑같은 부품을 직렬로 연결할때 병렬로 연결한것보다(LED기준)
   전압은 더 걸리게 되고, 전류는 적게 흐릅니다.

   그리고 그림-1과 그림-2에서 저항값은 똑같이 100옴이지만 첫번째 저항은
   P=IE=0.055.2*3.4=0.188Watt
   두번째 그림에서의 저항은
   0.118*11.8=1.392Watt

   계산에서도 나왔듯이 똑같은 저항인데도 연결하는 방법에 따라서 발열량이
   엄청나게 차이가 납니다.
  
   실용회로에서는 이점을 숙지 하시어 계산값보다 충분히 높은(2배정도)저항을
   써야 합니다.  그리고 환기에 신경쓰셔야 하구요...

세번째 그림을 보겠습니다.

   이미 위에서 다 계산해 봤으니깐 다 알겠지요...
   각 부품의 사양이 모두 같다면 두번째 그림에서의 LED 3개를 병렬로 옆에 더 단
   꼴이 되었으니까.
   "C"점과 "F"점의 저항은 어떻게 될까요?

   첫번째 그림에서 "C"점과 "F"점의 저항은 LED3개의 저항을 모두 합한 값이니까
   50+50+50=150입니다.

   그러면 3번째 그림에서의 LED전체 저항은(C~F)
   1/(1/150+1/150)=150/2=75옴

   "그림-3"의 전체 전류=13.8/175=0.0788=79mA
   전체 LED에 걸리는 전압=0.0788*75=5.91V
   그러므로 LED 하나에 걸리는 전압은 5.91/3=1.97V
   LED하나에 걸리는 전류는 79/2=39.5mA
   저항에 걸리는 발열량=0.079*7.9=0.624Watt

네번째 그림을 볼까요?

   이제까지 한 내용으로 충분히 회로를 분석할 수 있을겁니다.
   기본 회로 이론만 알면 문제될 것이 없겠지요?

   저항 4개가 모두 같은100옴이고 LED는 50옴씩이라면
   저항-1에 걸리는 전압, 전류, 발열량은 어떻게 될까요?
   그리고, 각각의 LED에 걸리는 전압과 전류는 어떻게 될까요?


***혹시라도 잘못된 부분(오자, 계산착오, 등등)있으면 지적해 주시기 바랍니다. ***

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