슬기로운 스마트 시니어

오늘은 회로이론 과목중 3번째로 교류 파형에 대하여

정리해 보겠습니다.

교류(Alternating Current, AC)은 전기 에너지를 전달하는 데 가장

널리 사용되며,전류나 전압이 시간에 따라 주기적으로 변합니다.

목 차

1. 교류 표현 방법

2. 대표적인 교류 파형

1. 교류 표현 방법

① 순시값 (Peak Value): 교류 파형의 매 순간 값을 나타냅니다.

주기적으로 파형이 변하면서 최대값과 최소값을 반복합니다.

순시값은 파형의 극대 또는 극소 지점에서 측정됩니다.

v(t)=Vm sin(wt±θ)[V]

② 평균값 (Average Value): 교류 파형의 전체 주기에 대한

평균값을 나타냅니다. 일반적으로 사인파와 같은 대칭적인

파형의 경우, 평균값은 0이 됩니다.

③ 실효값 (RMS Value): 교류 파형의 효과적인 값으로, 직류

전압 또는 전류로 변환할 때 동일한 전력을 제공하는 값을

의미합니다. 실효값은 파형의 제곱값을 평균한 뒤 제곱근을

취한 값입니다.

2. 대표적인 교류 파형

① 정현파 (Sine Wave):

파형: 사인 함수를 따라 변하는 곡선 형태를 가집니다.

평균값: 2/π Vm

실효값: 1/√2 Vm

② 반파정현파 (Half-Wave Rectified Sine Wave):

파형: 정현파의 절반 부분만을 가지고 있으며, 양수 반주기만

존재합니다.

평균값: 1/π Vm

실효값: 1/2 Vm

③ 구형파 (Full-Wave Rectified Sine Wave):

파형: 정현파의 모든 부분을 양수로 변환한 형태입니다.

평균값: Vm

실효값: Vm

④ 반구형파 (Half-Wave Rectified Cosine Wave):

파형: 코사인 함수의 절반 부분만을 가지고 있으며, 양수 반주기만

존재합니다.

평균값: 1/2Vm

실효값: 1/√2 Vm

⑤ 삼각파 (Triangle Wave):

파형: 직선으로 시작하여 극대 또는 극소 지점에서 반전되는

형태를 가집니다.

평균값: 1/2Vm

실효값: 1/√3Vm

오늘은 회로이론 과목중 2번째로 배율기와 분류기 그리고

키르히호프법칙을 정리해 보겠습니다.

배율기와 분류기는 측정기기로써 전압계와 전류계의 측정범위를

확대시키기위한 저항을 접속한 기기입니다.

키르히호프법칙은 전압법칙(KVL)과 전류법칙(KCL)이 있습니다.

목   차

1. 배율기

2. 분류기

3. 키르히호프법칙

4. 배율기, 분류기, 키르히호프 법칙 활용

1. 배율기

전압 측정 범위를 확장하는 장치입니다. 고정 저항과 측정기로

구성되어 있으며, 측정기의 측정 범위보다 큰 전압을 측정할

수 있도록 합니다

1.1 배율기의 배율

• 측정 전압

• 배율

Rm: 전압계의 내부저항[Ω]

Rs : 배율기 저항[Ω]

2. 분류기

전류 측정 범위를 확장하는 장치입니다. 고정 저항과 측정기로

구성되어 있으며, 측정기의 측정 범위보다 큰 전류를 측정할

수 있도록 합니다.

2,1 분류기의 배율

• 측정 전류

• 배율

Rm: 전류계의 내부저항[Ω]

Rp : 분류기 저항[Ω]

3. 키르히호프 법칙

3.1 키르히호프 1번칙 (폐루프 전류 법칙)

폐루프(닫힌 루프)를 통과하는 모든 전류의 합은 0이라는

법칙입니다. 즉, 폐루프 내에 들어오는 전류와 나가는

전류는 반드시 같아야 합니다.

I1+I2=I3+I4

3.2 키르히호프 2번칙 (폐루프 전압 법칙)

폐루프(닫힌 루프)를 따라 만나는 모든 전압 강하의 합은

0이라는 법칙입니다. 즉, 폐루프를 한 바퀴 도는 동안

전압은 변하지 않아야 합니다.

E=IR1+IR2[V]

4. 배율기, 분류기, 키르히호프 법칙 활용

배율기, 분류기, 키르히호프 법칙을 활용하여 다음과 같은 업무를

수행합니다.

회로 설계: 배율기와 분류기를 사용하여 정확한 전압 및

전류 측정을 위한 회로를 설계합니다.

회로 분석: 키르히호프 법칙을 사용하여 회로의 전압 및

전류 분포를 계산하고, 회로의 작동 원리를 분석합니다.

회로 고장 진단 및 수리: 회로의 이상 증상을 분석하고,

배율기, 분류기, 키르히호프 법칙을 사용하여 고장 원인을

진단하고 수리합니다.

배율기, 분류기, 키르히호프 법칙은 전기회로의 핵심 개념이며,

전기기사가 꼭 숙지해야 할 지식입니다. 이 글을 통해 전기회로의

기본 원리를 이해하시는데 도움이 되시기를 바랍니다.

전기기초수학을 마치고 전기산업기사 필기 교과목중 기초과목이

되는 회로이론 과목을 정리해 보겠습니다.

전기산업기사 과목중 가장 기본과 바탕이 되는 과목이 회로이론이라고

생각합니다.

다른 과목들의 내용이 연계가 된다고 봅니다.

회로이론중 첫 번째로 옴의법칙. 전압분배법칙, 전류분배법칙을

알아보겠습니다.

목 차

1. 옴의 법칙

2. 전압분배법칙

3. 전류분배법칙

1. 옴의 법칙

전기 회로에서 전압(Voltage), 전류(Current), 저항(Resistance)은

중요한 개념으로, 이들 간의 관계는 옴의 법칙으로 표현됩니다.

옴의 법칙은 다음과 같이 표현됩니다.

                                                                                  V =I ×R

여기서 V는 전압(Voltage), I는 전류(Current), R은 저항(Resistance)을

나타냅니다.

이를 통해 전압, 전류, 저항 간의 관계를 이해할 수 있습니다.

1.1 저항의 직렬연결, 병렬연결

전기 회로에서 저항은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있습니다.

직렬 연결은 저항이 일렬로 연결되어 있는 경우를 말하며,

병렬 연결은 저항이 병렬로 연결되어 있는 경우를 말합니다.

① 직렬 연결

저항 R 1 ​, R 2 ​, R 3 ​이 직렬로 연결된 경우, 총 저항은 각

저항의 합으로 계산됩니다.

따라서 총 저항 R s ​=R 1 ​+R 2 ​+R 3 ​입니다.

② 병렬 연결

저항 R 1 ​, R 2 ​, R 3 ​이 병렬로 연결된 경우,

총 저항은 저항의 역수의 합의 역수로 계산됩니다.

따라서

​입니다.

2. 전압분배법칙

전압 분배의 법칙은 직렬 회로에서 각 저항에 가해지는 전압의 크기를

나타냅니다.

직렬 회로에서는 각 저항에 아래와 같이 전압이 가해지는데, 이는 전압

분배의 법칙에 따라 나타납니다.

3. 전류분배법칙

전류 분배의 법칙은 직렬 회로에서 각 저항을 통과하는 전류의 크기를

나타냅니다.

병렬 회로에서는 각 저항을 통과하는 전류의 크기가 저항의 크기에

반비례하여 분배되는데,

이는 전류 분배의 법칙에 따라 나타납니다.

피타고라스 정리는 수학에서 가장 기본적이면서도 강력한 정리 중

하나로, 직각삼각형의 세 변에 대한 관계를 설명합니다.

이 정리는 고대 그리스의 수학자 피타고라스에 의해 발견되었으며,

오늘날에도 수많은 분야에서 활용되고 있습니다.

피타고라스 정리는 직각삼각형에서 직각을 이루는 두 변의 길이를

알 때, 나머지 한 변의 길이를 구하는 방법을 제공합니다.

목 차

1. 표현 예

2. 전기 응용 사례

1. 표현 예

피타고라스 정리는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

"직각삼각형에서 직각을 이루는 두 변의 길이를 a와 b라고 할 때,

빗변 c²의 길이는 a² + b²와 같다.“

예를 들어, 한 변의 길이가 3이고 다른 변의 길이가 4인 직각삼각형의

빗변의 길이를 구한다고 가정해 봅시다. 이 경우 피타고라스 정리를

사용하여 빗변의 길이 c를 계산할 수 있습니다. c²= 3² + 4²로

계산하면, c² = 9 + 16 = 25가 되고, c = √25로 계산하여

c = 5가 됩니다.

2. 전기 응용 사례

전기공학에서 피타고라스 정리는 삼각형 모양의 전기 회로를

이해하는 데 매우 중요합니다. 전기 회로에서는 전류와 전압이

각각 다른 방향으로 흐르며, 이러한 전류와 전압의 관계를 파악하기

위해서는 삼각형의 변의 길이를 계산하는 피타고라스 정리가

필요합니다.

예를 들어, 전기 회로에서 다이오드와 저항이 직각삼각형 모양으로

배치되어 있다고 가정해 봅시다. 이 경우 다이오드의 전압을

나타내는 한 변의 길이와 저항의 저항 값을 나타내는 다른 변의

길이가 주어졌을 때, 피타고라스 정리를 사용하여 회로의 전압이나

전류를 계산할 수 있습니다.

전기공학에서의 피타고라스 정리는 복잡한 회로를 간단한 삼각형으로

변환하여 계산을 용이하게 하며, 전기 기기의 설계와 분석에 중요한

도구로 활용됩니다. 따라서 피타고라스 정리는 전기공학 분야에서

뿐만 아니라 수많은 다른 분야에서도 핵심적인 개념으로 자리 잡고

있습니다.