수동소자 복습

수동소자 복습

  

패러데이의 법칙

 

감은 코일에 N극과 S극이 있는 자석을 대면 변화를 싫어하는 코일은 처음에는 밀어내는 척력이 작용하다가 자석이 멀리 움직이면 인력이 작용하게 된다.

 

/*이승규 선생님이 하사하신 선물

mully.net*/

 

 

1820년에 외르스테드(Oersted)는 전류가 흐르는 도선에 의하여 자기가 만들어진다는 사실을 발견하였다.

 

이에 패러데이와 헨리는 코일에 단순히 자석을 넣었다 뺐다 함으로서 도선에 전류가 흐를 수 있다는 사실을 발견하였다.

 

이와 같이 코일내에 자기장을 변화시켜 전압이 유도되는 현상을 전자기유도라고 한다.

 

이 때 코일의 개수가 늘어남에 따라 도선에 큰 전압이 유도된다. 이 때 감기도선의 수와 유도되는 전압은 정비례하여 늘어난다.

ex) 코일의 개수가 2개에서 4개가 되면 전압은 xV에서 2xV가 된다.

 

또한 자석의 움직이는 속도가 높아지면 높아질수록 큰 전압이 유도된다.

 

* 가정에서 자석을 활용하여 전기를 생산해보자.

 

준비물: 꼬마전구, 전선(집게가 달린), 자석, 스프링

 

실습 후 Faraday의 유도 법칙을 계산하여 변수를 변환하여 원하는 전력을 생산시켜보자.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 변압기

 

코일을 감은 횟수에 비례하여 자기장의 바뀌는 것을 원리로 원하는 전압으로 변환시키는 기계이다.

 

1차 코일과 2차 코일 사이에 철심을 넣으면 자기장은 철심에 집중되어 자기장의 변화에 더 민감하게 반응하게 된다.

 

* 승압변압기는 마치 공짜로 에너지를 얻는 것처럼 보인다. 하지만 전압이 높아지면 최대로 흐를 수 있는 전류가 줄기 때문에 에너지의 이득은 없다.

 

 

 

3. 저항 코일(인덕터), 축전기(캐피시터)

 

코일은 기존의 성질을 유지하려는 관성을 가지고 있다. 전류가 흐름으로써 자기장이 발생하면 이에 역기전력을 발생시켜 관성을 유지하려고 한다. 이 역기전력 때문에 전류는 서서히 증가하게 된다. 이러한 관성 때문에 전류와 전압의 흐름이 일정한 직류 전류를 계속 공급하는 반면에 교류는 전류를 통과시키지 못한다.

 

축전기는 도선의 일부가 끊어진 형태로, 직류전기를 흘려 보내면 축전기가 충전되는 동안에는 전류가 흐르지만 충전이 완료되면 전류가 더 이상 흐르지 않게 된다. 하지만 교류전기를 흘려보내면 충전과 방전이 번갈아가며 일어나기 때문에 전류는 계속 흐를 수 있게 된다.

	코일	축전기
직류	흐름	흐르다가 충전되는 멈춤
교류	전류 방향이 일정할때만 흐름	흐름
주파수	높을수록 안 흐름	높을수록 잘 흐름

임피던스(Impedence)

 

임피던스란 교류 회로의 합성저항을 말한다.

 

수동회로 소자를 단독으로 사용하는 경우는 드물다 회로의 손상을 줄이기 위해 복수의 회로 소자를 사용한다.

 

 

 

 

 

전원을 끌 때는 회로가 손상되는 것이 아니라 CPU에서 데이터 손상 및 오작동이 일어날 수 있다.

 

수동소자에서 레지스터는 전류를 막연하게 소모하는 것이고 인덕터(L)와 캐피시터(C)는 에너지를 충전하고 방전한다.

 

4. 다이오드(Diode)

 

+전하를 전공이라고 하고 -전하를 전자라고 한다. 실제로 전자만 움직이고 전공은 움직이지 않는다. 전공은 질량이 크기 때문이다.

 

전압을 걸면 전자들 사이에 척력이 발생하고 +쪽으로 이동하게 된다.

 

PN접합에서 전자는 -에서 +방향으로 이동하게 되는데 이 때 전류가 흐르는 순방향으로 PN이 달리게 되면 전류가 흐르지만 전류가 흐르는 역방향으로 PN접합이 있을 경우 전류가 흐르지 않게 된다.

 

5. 트랜지스터(Transistor)

 

 

채터링(Chatterinig) 방지 목적으로 위와 C1이 사용 되는 것을 알 수 있다.

 

//채터링은 전원을 켜고 끌 때 발생하는 아크, 잡음 등의 현상을 일컫는 말이다.

 

 

 

 

 

채터링 방지 목적으로 위와 C14/C1가 사용되었다. 스위치를 떼었을 때 불이 천천히 꺼지는 것을 확인할 수 있다.