[전기이론/회로이론]저항의 정의와 전압, 전류분배 법칙에 대해 알아보자

안녕하세요.
 
오늘은 저항의 정의와 전기회로에서 저항이 직렬, 병렬로 구성되어 있을 때 합성저항을 구하는 법과 전압과 전류가 각 저항에 어떻게 나타나는지에 대해 알아보려고 해요.
 

저항은 무엇인가?

 - 전기회로에서의 저항은 전류(전기의 흐름)을 방해하는 존재라고 생각하면 됩니다. 조금 더 직관적으로 물의 흐름을 예시로 들면 물이 흐르는 배관이 오래되어서 녹이 생기게 되고 그로 인해 물이 잘 흐르지 못하게 되는 걸 모두가 알고 있을 것입니다. 여기서 녹이 전기회로에서는 저항이라고 생각해 주시면 이해하기 편할 거예요.
저항은 옴의 법칙에서 전압과 전류의 비로 나타내기도 합니다.
 

오늘 설명할 내용들!

위 사진을 보고 천천히 설명해 볼게요! 

저항이 직렬로 되어있는 전기회로(전압분배) 

 - 이러한 전기회로에서는 합성저항은 각 저항의 합으로 표현됩니다. 여기에서 흐르는 전류의 양은 어디서든 동일하게 되고 전압은 각 저항에 크기에 따라 비례해서 전압이 걸리게 됩니다. 합성저항과 해당 저항의 비에 회로에 걸리는 전압을 곱함으로써 저항 양단에 걸리는 전압을 구하게 됩니다. 이를 전압분배 법칙이라고 하고 위 그림에서 1, 3번 그림을 설명하였습니다. 

직렬회로에서의 합성저항과 R1양단 전압 수식

저항의 병렬로 되어있는 전기회로(전류분배)

 - 저항이 병렬로 구성되어 있는 회로에서의 합성저항은 직렬회로에서와 달리 해당저항끼리 곱해주고 그것을 두 저항의 합으로 구하면 됩니다.(아래수식참고)

병렬회로에서의 합성저항 수식

병렬회로에서는 각 저항에 같은 크기의 전압이 걸리게 되고 전류는 해당저항의 크기에 반비례해서 걸리게 됩니다. 이 또한 물에 비유해서 표현해 보자면 배관이 두 개가 있을 때 한쪽은 반이 막혀있고 한쪽은 완전히 뚫려있게 되면 100이라는 양의 물을 흘러주었을 때 그 물은 1/3은 반이 막혀있는 곳으로 2/3은 완전히 뚫려있는 곳으로 흐르게 될 겁니다. 전기회로에서 동일하게 적용되게 되며, 수식은 아래와 같습니다.

병렬회로에서의 전류분배

저항이 3개 이상인 경우의 병렬회로에서 전류분배 법칙을 설명했기 때문에 R2, R3의 합성저항을 먼저 구하고 R1과 합성저항사이의 전류분배를 먼저 한 뒤 R2, R3 쪽에 흐르는 전류에 크기에 전류분배법칙을 똑같이 적용하여 위와 같은 수식이 구해지게 되었습니다.
 

정리

 - 오늘은 저항의 정의와 합성저항 구하는 법 및 직, 병렬회로에서의 전압과 전류분배에 대해 알아보았는데요.
   ·병렬회로에서의 합성저항 구하는 법(두 저항의 곱/ 두 저항의 합)
   ·직렬회로에서는 저항의 크기에 따라 양단의 전압이 많이 분배된다는 점(VR1=R1/R1+R2)
   ·병렬회로에서는 전압은 동일하고 전류가 다른 저항의 비만큼 흐른다는 점(IR1=R2/R1+R2)
   이 세 가지 법칙만 확실히 알고 가신다면 앞으로 더 복잡한 전기회로를 해석하는데 도움이 될 것으로 생각합니다.