직렬 및 병렬 직류 회로 설명 (예제 포함)
전기 회로란?
전기 회로는 두 개 이상의 전기 부품이 도체 경로를 통해 연결된 조합입니다. 전기 부품은 활성 부품 또는 비활성 부품, 또는 이들의 조합일 수 있습니다.
직류 회로란?
전력에는 두 가지 유형이 있습니다 - 직류(DC)와 교류(AC). 직류 또는 DC를 다루는 회로는 DC 회로라고 하며, 교류 또는 AC를 다루는 회로는 AC 회로라고 합니다.
전기 DC 회로의 구성 요소는 주로 저항적이며, AC 회로의 구성 요소는 반응적이거나 저항적일 수 있습니다.
어떤 전기 회로든지 세 가지 다른 그룹으로 분류할 수 있습니다 - 직렬, 병렬, 그리고 직렬-병렬. 따라서 DC의 경우에도 회로는 직렬 DC 회로, 병렬 DC 회로, 그리고 직렬 및 병렬 회로로 나눌 수 있습니다.
직렬 DC 회로란?
DC 회로의 모든 저항 부품이 끝에서 끝으로 연결되어 단일 경로를 형성하여 전류가 흐르게 되면, 이러한 회로는 직렬 DC 회로라고 합니다. 부품을 끝에서 끝으로 연결하는 방식은 직렬 연결이라고 합니다.
예를 들어, n개의 저항 R1, R2, R3………… Rn이 끝에서 끝으로 연결되어 있다고 가정해봅시다. 즉, 직렬로 연결되어 있다는 것입니다. 만약 이 직렬 조합이 전압 소스에 연결되면, 전류가 해당 단일 경로를 통해 흐릅니다.
저항이 끝에서 끝으로 연결되어 있으므로, 전류는 먼저 R1에 들어가고, 같은 전류가 R2, R3을 거쳐 마지막으로 Rn에 도달하여 전압 소스의 음극 단자로 들어갑니다.
이렇게 하면, 동일한 전류가 직렬로 연결된 모든 저항을 통과합니다. 따라서, 직렬 DC 회로에서는 동일한 전류가 전기 회로의 모든 부분을 통과한다는 결론을 내릴 수 있습니다.
또한 오움의 법칙에 따르면, 저항기의 전압 강하는 그 전기 저항과 이를 통과하는 전류의 곱입니다.
여기서 각 저항을 통과하는 전류는 동일하므로, 각 저항의 전압 강하는 그 전기 저항 값에 비례합니다.
저항값이 같지 않다면, 각 저항의 전압 강하도 같지 않을 것입니다. 따라서, 직렬 DC 회로에서는 각 저항이 개별적으로 전압 강하를 가지게 됩니다.
세 개의 저항을 가진 전기 DC 직렬 회로
아래는 세 개의 저항을 가진 DC 직렬 회로의 그림입니다. 이동하는 점으로 전류의 흐름을 나타내었습니다. 참고로, 이것은 개념적인 표현입니다.
직렬 DC 회로 예제
세 개의 저항 R1, R2, 및 R3이 직렬로 연결되어 전압 소스 V (볼트로 측정됨)에 연결되어 있는 것을 가정해봅시다. 시리즈 회로를 통해 전류 I (암페어로 측정됨)이 흐르도록 합니다. 이제 오움의 법칙에 따르면,
저항 R1의 전압 강하, V1 = IR1
저항 R2의 전압 강하, V2 = IR2
저항 R3의 전압 강하, V3 = IR3
전체 직렬 DC 회로의 전압 강하,
V = 저항 R1의 전압 강하 + 저항 R2의 전압 강하 + 저항 R3의 전압 강하
오움의 법칙에 따르면, 전기 회로의 전기 저항은 V ⁄ I로 주어지고, 이는 R입니다. 따라서,
따라서, 직렬 DC 회로의 효과적인 저항은
입니다. 위 식에서 직렬로 연결된 여러 개의 저항의 등가 저항은 각각의 개별 저항의 합이라는 결론을 얻을 수 있습니다.
위의 논의에서 다음과 같은 포인트들이 도출됩니다:
