2 - 1 - 3. 전기 회로
[ 저항의 직렬 연결 / 저항의 병렬 연결 / 전지의 직렬 연결 /
전지의 병렬 연결 / 기전력 / 단자전압 / 전압강하 / 내부저항 ]
[ 저항의 연결 ]
① 저항의 직렬연결
직렬 연결이란 줄줄이 그대로 일렬로 꼬마전구들을 이어주는 형태의 연결방식입니다.
직렬로 연결하면 전체저항은 그냥 줄줄이 더해 주기만 하면 됩니다.
R = R1 + R2 + R3 + ....
병렬 연결이란 꼬마전구를 두갈래 세갈래로 나누어 연결하는 방식입니다.
이 때 전체 저항은 각 저항을 뒤집어(역수) 더 해주면 됩니다.
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +.....
참고로 수학의 법칙은 다음과 같습니다.
더할수록 커지는 경우는 그대로 더합니다.
더할수록 작아지는 경우는 뒤집어(역수) 더합니다.
이 법칙을 잘 기억해 두세요. 아주 유용하게 쓰일 것입니다.
직렬은 더할수록 도선이 길어지는 것이니 저항이 커집니다. 그러니 줄줄이 더하면
되는 것이죠. 그러나 병렬은 여러 갈래를 전선을 한 손에 움켜잡으면 전선의 다발이
굵어지므로 도선의 단면적이 커진 것과 같은 모양이니 더할수록 저항이 줄어듭니다.
그러니 역수를 더해주는 수식을 써야 합니다.
[ 전지의 연결 ]
전지를 줄줄이 일렬로 연결한 형태입니다. 이 경우 전지의 전체 내부 저항은 각각의
내부저항을 줄줄이 더해주면 됩니다.
직렬연결은 드럼통을 위로 꼐속 쌓아 올리는 것과 같습니다. 당연히 쌓을수록
높이(기전력)가 높아지니 전체 기전력은 각 전지의 기전력을 더해주어야 합니다.
전체 내부저항 = 내부저항 + 내부저항 + ....
전체 기전력 = 기전력 + 기전력 + ......
내부저항이란 건전지 속에 있는 저항을 말합니다. 같은 편끼리에도 저항세력이 있는
것이라고 생각하세요. 내부의 적이라고 여깁시다.
내부 저항 때문에 전압이 약간 줄어들므로 단자전압은 기전력보다 약간 작아집니다.
갑자기 단자 전압, 기전력하니까 정신이 없죠. 삐삐에 들어가는 건전지에 1.5V(볼트)
라고 써있죠. 이 1.5볼트가 기전력입니다. 즉, 전기를 발생시키는 힘이란 뜻이죠.
하지만 건전지 내부에 있는 내부저항 때문에 전압이 약간 줄어듭니다. 내부저항이
전압을 약간 잘러 먹어 버렸죠. 마치 국가 예산을 내부의 탐관오리들이 몰래 갉아 먹는
것과 같습니다. 이렇게 전압이 줄어드는 것을 전압강하가 일어났다고 합니다.
그래서 1.5 볼트는 전압강하로 없어진 만큼의 전압을 빼고 남은 전압을 전기회로에
사용합니다. 이 때의 전압을 단자전압이라고 합니다.
이것을 식으로 써보면 다음과 같습니다.
단자전압 = 기전력 - 전압강하
건전지를 병렬로 연결하면 내부저항은 병렬연결이니 역수를 취해 줄줄이 다 더하면
됩니다. 또한 전체 기전력은 전지 한 개의 기전력과 같습니다. 병렬연결은 드럼통을
한 개씩 옆으로 쭉 세우는 것과 같습니다. 수백개를 세워도 지상에서의 높이(기전력)는
다 같습니다. 따라서 전체 기전력은 전지 한 개의 기전력과 같습니다.
1/전체내부저항 = 1/내부저항 + 1/내부저항 + ....
전체 기전력 = 한 개 전지의 기전력