옴의 법칙과 저항의 전력를 알아보자

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머 릿 말

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안녕하세요 배고픈 노예입니다.

오늘은 옴의 법칙과 전력 소모에 대해서 알아볼까 합니다.

 

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옴의 법칙

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저항

 

 

저항(레지스턴스, resistance)은 전류의 흐름을 방해(저항)하기 위한 물질의 특성입니다 이 저항을 회로 소자로 모델링 하면 위의 사진 처럼 표시하게 되죠.

 

이를 저항(기)(resistor)라고 부르며 저항 값을 R이라 표현합니다.

 

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조금 더 자세히 설명하면

(헤이트 예제)

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저항에 걸린 전압 강하와 전압 상승

 

먼저 좌측에 있는 저항을 보게되면 전류의 방향이 전압 강하를 하고 있는 것을 알 수 있습니다.

이 전압과 전류의 관계는 아래와 같이 됩니다.

 

$$V=IR...Eq.(1)$$

$$I=\frac{V}{R}...Eq.(3)$$

$$R=\frac{V}{I}...Eq.(3)$$

 

V=볼트 단위의 전압

I=암페어 단위의 전류

R= 옴 단위의 저항

 

식 1에서 전압은 전류 또는 전압에 비례하는 관계임을 알 수 있습니다. 대게 실험에서 다루는 저항은 저항값이 고정되어 있습니다만 가변저항을 사용한다면 전압이 바뀌는 것을 알 수 있겠죠.

 

우측에 있는 저항을 보면 전류가 전압 상승을 하고 있으면 전압에 대한 식은 아래와 같습니다.

 

$$V=-IR...Eq.(4)$$

 

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이해가 가지 않으신다면 아래의 링크를 참조하시기 바랍니다.

 

2021.07.13 - [전자회로의 이해/Basic] - 전압과 전류, 전력과 에너지 / 회로이론 기초

전압과 전류, 전력과 에너지 / 회로이론 기초

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저항의 역수는 컨덕턴스(Conductance)입니다. 단위는 저항의 단위 ohm 의 반대 표현으로 mho로 읽습니다.

 

$$G=\frac{1}{R}..Eq.(5)$$

 

여기서 resistance와 conductance의 차이를 이해하는 것도 중요합니다. resistance는 전류의 흐름을 얼마나 방해하는가 conductance는 전류를 얼마나 잘 흘리게 하는가로 말할 수 있습니다.

 

잠깐 설명을 더 붙여보자면 회로이론이란 과목에서는 컨덕턴스의 개념이 그리 중요하게 생각이 들지 않지만 좀 더 상급 과목인 전자회로에서 트랜지스터의 모델에서 컨덕턴스가 자주 나오게 됩니다. 그 외 RF에서의 믹서 등등 다른 회로에서도 많은 표현을 합니다.

 

 

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전력

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전력을 알아보기 위한 회로망

** 알려지지 않은 값은 하늘색으로 표시

(a) 회로에는 전압과 전류를 알고 있을 때 위 회로망의 전력 소모는 아래와 같습니다.

 

$$P=IV...Eq.(6)$$

 

(b) 회로 같은 경우전류와 전류와 저항의 값을 알 고 있을 때 전력의 표현은 아래와 같습니다.

 

$$P=IV=(IR)I=I^{2}R...Eq.(7)$$

 

V=IR이므로 대입을 하게 되면 전류 값의 제곱과 저항의 곱으로 표현으로 가능합니다.

 

(c) 회로 같은 경우에 전압과 저항값을 알고 있다면 아래와 같이 전압의 제곱을 저항값으로 나누어서 표현이 가능합니다.

 

$$P=\frac{V^2}{R}...Eq.(8)$$

 

저항 대신 컨덕턴스로도 전력의 표현이 가능한데요. 식 (7),(8)을 아래와 같이 바꾸어서 표현이 가능합니다.

 

$$P=\frac{I^2}{G}...Eq.(9)$$

$$P=V^{2}G...Eq.(10)$$

 

이번 포스팅은 저항과 컨덕턴스에 대해 알아보고 간단한 회로망 구조에서의 전력을 알아보았습니다.

여기까지 포스팅을 마치도록 하겠습니다.

 

감사합니다.

 

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