[회로이론] Part1_직류회로) Chap1_기본 개념

1.1 서론

전기소자들의 상호 연결을 전기회로라고 부르며, 그 회로를 구성하는 부품을 요소(element)라고 한다.

 

1.2 단위 시스템

1) SI 단위

기본 SI 단위 6개와 유도된 단위 1개

 

1.3 전하와 전류

전하는 물질을 구성하는 원자들의 전기적 성질이며, 쿨롱(or 쿨롬)(C, coulumb) 단위로 측정된다.

 

전류는 시간에 따른 전하의 변화량이며, 암페어(A) 단위로 측정된다.

 

# Current(전류): 극성, 양극 or 음극의 전하를 띤 입자의 흐름

# drift current, conduction current

전류 운반자
양(+) 전하	Hole
음(-) 전하	Electron

 

# diffusion current: 확산하면서 평형을 이룰 때의 흐름의 전류

# displacement current: 시간이 지남으로써 나타나는 전류

 

# 반도체

온도 ↑	부도체 특성을 가짐
온도 ↓	도체 특성을 가짐
전류 운반자에 의해 결정됨

 

# Bipolar junction transistor(BJTs)

-> 전류 운반자 2개(diffusion current)

# Unipolar juncion transistor(UJTs)

-> 전류 운반자 1개(drift current)

 

수학적으로 전류(i)와 전하(q), 시간(t) 사이의 관계는 다음과 같이 표현됨. 전류는 방향성을 가짐. 시간 t0에서 t 사이에 전달된 전하는 왼쪽 식의 양변을 적분하여 얻을 수 있음. 1 ampere = 1 coulomb / second

 

DC(Direct Current): 직류	AC(Alternating Current): 교류

 

직류 전류(dc)는 시간에 관계없이 한 방향으로 값이 일정하게 흐른다.

 

교류 전류(ac)는 시간에 대해 방향이 변하는 전류이다.

 

예제 1.2

한 단자를 들어가는 전체 전하의 양 q = 5t sin 4πt mC이다. 시간 t = 0.5s일 때 전류를 계산하라.

 

1.4 전압

전압(또는 전위차)은 기준점(-)으로부터 다른 지점(+)까지 단위 전하를 움직이는 데 필요한 에너지이고, 볼트(V)를 사용하여 측정한다.

회로에서 두 지점 a와 b 사이의 전압 V_ab는 b에서 a로 단위 전하를 옮기는 데 필요한 에너지(또는 일)

 

그림(1) 점 a의 전압이 점 b의 전압보다 V_ab만큼 높음. 그림(2) 점 b에 대한 점 a의 전위는 V_ab임.

 

L(Inductor), C(Capacitor)
DC source	energy storage element로 동작
LC source	Resistor과 같은 역할

 

1.5 전력과 에너지

전력은 단위시간당 에너지를 흡수하거나 사용하는 양으로 와트(W) 단위로 측정된다.

 

p: 전력(와트, W), w: 에너지(줄, J), t: 시간(초, s)

 

수동부호 기준을 사용한 전력에 대한 기준 극성: (a) 전력 흡수, (b) 전력 공급

 

1.6 회로 요소

a. Passive Element(수동 소자)

1. Resistor(저항): R(Ω)

2. Inductor(인덕터, 코일): L(H)

3. Capacitor(커패시터, 콘덴서): C(F)

 

b.  Active Element(능동 소자)

b.1 Independendt Source(독립전원)

독립 전압원에 사용되는 기호:(a) 시간이 지나도 일정하거나 시간에 따라 변하는 전압, (b) 시간이 지나도 일정한 전압(dc)/독립 전류원에 사용되는 기호

 

이상적인 독립 전원은 그것에 연결된 다른 소자에 상관없이 정해진 전압과 전류를 공급하는 능동소자이다.

 

b.2 Dependend Source(종속전원)

(a) 종속 전압원에 대한 기호, (b) 종속 전류원에 대한 기호

이상적인 종속 전원은 다른 전압이나 전류에 의해 제어되는 양을 가진 능동회로 요소이다.

 

1. 전압제어 전압원: Voltage Controlled Voltage Source (VCVS)

2. 전류제어 전압원: Current Controlled Voltage Source (CCVS)

3. 전압제어 전류원: Voltage Controlled Current Source (VCCS)

4. 전류제어 전류원: Current Controlled Current Source (CCCS)

오른쪽의 전원이 전류제어 전압원임.

위 그림처럼 어떠한 Independent Source(독립전원)가 어떠한 Dependent Source(종속전원)에 영향을 주는가에 따라 명칭이 달라진다.

 

실전문제 1.7

그림 1.16의 회로에서 각 소자에 의해 흡수되거나 공급된 전력을 구하라.