호랑사과
회로이론 2주차 본문
전력계산식은 p=v*i입니다.
전류가 흘러 소자가 p를 소비합니다. 이런 소비하는 소자를 Power absorption, Power receiving, Power dissipation이라고 합니다. (p>0) 예를 들면 저항은 대표적인 전력을 소비하는 소자로써 전력을 내주거나 공급할 수 없습니다.
전력을 공급하는 소자는 p를 소비하지 않고 공급을 합니다. 이런 전력을 공급하는 소자를 Power supply, Power delivery라고 합니다. (p<0)
(A) -12w, abosorption (B) 12w, supply (C) 12w, supply (D) -12w, absorption 입니다.
Power dissipation은 -부호를 붙인 Power supply 값과 같기 때문에 만일 어떤 값을 묻느냐에 따라 -부호가 붙일지 안 붙일지 결정해야합니다.
만약 문제의 질문이 Power supply값을 구하라고 할 때 회로가 dissipation이면 값은 -부호를 붙여야 합니다. 그 역도 똑같습니다. 무슨 값을 묻는지를 주의하시길 바랍니다.
예를 들면 (A)에서 Power supply 값은 30mW이고. dissipation값은 -30mW입니다.
supply의 총 합은 4w+20w이고 dissipation의 총 합은 10w+9w+5w입니다.
power conservation law(전력보존의 법칙)에 따라 supply양과 dissipation양이 같아야합니다. 회로를 분석했다는 말은 계산을 했다는 말과 같습니다. 계산을 했을 때 두 양이 같지 않으면 어디가 잘못 계산을 했다는 의미이므로 잘못 계산한 곳을 찾아봐야합니다.
예를 들면 supply값이 9w+12w이고 dissipation값이 6w+6w+9w+12w이라고 계산을 했는데 두 값이 같지가 않습니다. 자세히 보니 가운데 소자의 +,-부호가 바꿔야(즉 dissipation을 supply로 바꿔야) supply와 dissipation이 같아집니다. 이는 설계가 잘못되었다고 할 수 있습니다.
전류계는 회로 중간을 끊고 직렬연결을 하여 측정을 해야 하고 전압계는 병렬연결을 하여 측정합니다. 만일 전류계, 전압계를 반대로 연결을 하면 전류계는 short 역할을 하게 됩니다. 이때 전류계는 과도한 전류에 버티지 못해 고장 나게 됩니다. 전압계는 매우 높은 하나의 저항 역할을 하게 되므로 잘못된 V값이 측정이 됩니다.
전압은 높은 곳에서 낮은 곳의 차이이고 이 방향으로 전류가 흐른다고 하였습니다. 그러나 회로의 전원부(vdc)를 보면 -에서 +방향으로 전류가 흐르고 전압이 양수라는 것을 볼 수 있습니다. 이는 소자는 passive(소비, absorb)이고 전원부는 active(흡수, supply)이기 때문에 그 적용이 다르기 때문입니다.
Linear system의 대표적인 예는 저항입니다. 이것은 반드시 원점을 통과해야합니다. 원점을 통과하지 않는 것들은 Linear system이 아닙니다. 옴의 법칙(v=i*r, i=v/r)에 따라 기울기 m은 저항 r과 같습니다.
저항은 과도한 전류가 흐르면 열을 받아 타버립니다. 어느 방향으로 전류가 흐르고 전류의 양이 얼마인지가 중요합니다. 저항 양 쪽에서 전류가 흐르면 전류의 양이 큰 쪽으로 방향이 결정됩니다.
다음 4개의 소자들은 Dependent Source입니다. 이것은 회로상의 전압이나 전류에 따라 전압 또는 전류가 변하는 소자입니다. 지금까지 나왔던 소자들은 값이 다른 요소때문에 변하지 않는 Independent Source였습니다. 다음은 Dependent Source의 대표적인 4가지를 소개하겠습니다.
Current-Controlled Voltage Source (전류제어 전압원, CCVS)
r의 단위는 volts/ampere입니다.
Voltage-Controlled Voltage Source (전압제어 전압원, VCVS)
b의 단위는 volts/volt입니다.
Voltage-Controlled Current Source (전압제어 전류원, VCCS)
g의 단위는 amperes/volt입니다.
Current-Controlled Current Source (전류제어 전류원, CCCS)
d의 단위는 amperes/ampere입니다.
2옴 저항에 걸리는 전압은 2V이기 때문에 VCVS의 전압은 4V입니다. 전류계의 수치가 1.50A인데 KCL(키르히호프 전류 법칙)을 따르면 중간에 흐르는 0.5A와 2옴 저항으로부터 흐르는 1A를 합친 값입니다.
분석하여 한꺼번에 나타낸 사진입니다. 각 소자의 전력을 구해서 합치면 전하량 보존의 법칙 때문에 0이 나옵니다. 회로가 잘못 설계되어있거나 계산 실수를 하면 KCL이나 전하량 보존의 법칙이 적용이 안 됩니다. 그렇기에 KCL이나 전하량 보존의 법칙을 이용하여 회로가 잘 설계가 되어있는지 분석(계산)을 잘 했는지 검사 할 수 있습니다. 회로 분석시 Dependent Source도 소자이므로 이 소자에 대해 전압도 걸리고 전류도 흐르고 저항도 있습니다.
다음은 스위치에 대해서 알아보겠습니다.
Initially open은 오랫동안 open이였다가 t=0일 때 막 닫은 것이고 Initially closed는 오랫동안 연결하고 있다가 t=0일 때 열었다는 의미입니다.
Break before make는 t=0일 때 a 회로에 연결했던 스위치가 b 회로로 막 스위치가 닫은 것이고 Make before break는 t=0일 때 움직여 a 회로가 끊어지기 전에 b 회로의 접점이 닫히는 것을 말합니다.
출처 : 교수님 강의 자료
