Kirchhoff의 법칙을 이해하고 실제회로에 이를 적용시켜 이론값과 측정값을 비교해 본다.
원리
Kirchhoff의 법칙은 회로망의 전압이나 전류를 결정하는데 쓰이는 중요한 법칙으로서 옴의 법칙과 더불어 많이 쓰이는 법칙이다. 키르히호프의 법칙은 제 1 법칙인 전류법칙과 제 2 법칙인 전압법칙으로 구성된다.
본문일부/목차
1) 전류의 법칙
- 회로상의 한 교차점(node)에 들어오는 전류의 총합과 나가는 전류의 총합은 같다.
이를 식으로 표현하면 이라고 쓸 수 있다. 이때 한 교차점에 들어오는 전류와 나가는 전류의 부호는 서로 반대로 하여 합한다. 즉 분기점에 들어오는 전류를 +로 놓으면 나가는 전류는 -로 놓는다. 즉 ‘유입전류=유출전류’이다.
왼쪽 그림은 전류의 흐름이 교차점에 합쳐지는 것을 그린 것이다. 유입전류는 +i1, 유출전류는 -i2 + (-i3)이므로 총i = i1 - i2 - i3 = 0 이며 i1 = i2 + i3와 같이 쓸 수 있다. 이를 통해 교차점에서의 전류의 관계식을 알아낼 수 있다. 실제로는 교차점의 전류의 방향은 알수 없으므로 인의로 분기점에 들어오는 전류와 나가는 전류의 방향을 가정한 후 식을 풀어서 최초 설정한 부호의 전류를 얻으면 가정이 맞는 것이고 만약 반대의 부호를 얻으면 실제전류는 가정과 반대방향이다.
2) 전압의 법칙
이를 식으로 표현하면 이라고 쓸 수 있다. 이때 회로상의 교차점에 들어오는 전류의 방향을 가정한 것과는 무관하게 임의의 한 점에서 출발하여 폐회로를 따라가면서 전압상승과 전압하강을 더해나간다. 다시 처음 점으로 돌아왔을 때의 전압의 상승과 하강의 합은 0이 된다. 임의의 전류 i가 저항R을 흐를 때는 저항양단에서 V=iR만큼의 전압하강이 일어난다. 키르히호프의 전압법칙을 이용할 때 주의할 점은 폐회로를 따라가다가 저항을 만났을 때 폐회로를 따라가는 방향과 전류 i의 방향이 일치할 때는 -iR전압의 하강으로 간주하고 폐회로를 따라가는 방향과 전류 i의 방향이 반대일 때는 +iR전압의 상승으로 간주한다. 또 폐회로를 따라가다가 V인 전원을 만나는 경우 전원의 -극에서 +극으로 갈 때는 전압의 상승으로 간주하고 전원의 +에서 -로 갈때는 전압의 하강으로 간주한다는데 주의한다.
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