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목차 바로가기회로에서 전압(V), 전류(I), 저항(R)은 떼려야 뗄 수 없는 관계입니다. 이 말은 곧, 세 가지 변수 중 두 가지만 통제하면 나머지 하나도 우리가 원하는 대로 정확하게 조절할 수 있다는 뜻이죠.그중에서 우리가 가장 손쉽게 다룰 수 있는 변수는 바로 '저항'입니다. 전도성 재료의 재질이나 두께, 길이만 바꿔도 저항값은 크게 달라지니까요. (지난 시간에 굵은 전선보다 얇은 필라멘트가 더 큰 저항을 만든다는 사실을 배웠던 것 기억하시죠?)이러한 원리를 이용해 회로에 정확한 양의 저항을 제공하기 위해 만들어진 특수 부품이 바로 '저항기(Resistor)'입니다.* 저항기란 무엇인가?주로 금속 와이어나 탄소로 만들어지는 저항기는 다양한 환경에서도 일정한 저항값을 유지하도록 설계됩니다. 전구처럼 ..

목차 바로가기앞서 우리는 전력을 계산하는 핵심 공식, P=I×E를 배웠습니다. 전압(V)과 전류(A)를 곱하면 전력(W)이 된다는 아주 심플한 법칙이었죠.이제 이 공식을 실제 회로에 적용해 계산기를 두드려 볼 차례입니다.1단계: 기본 회로 계산해보기아래와 같은 회로가 있다고 가정해 봅시다. 배터리 전압은 18V이고, 램프의 저항은 3Ω입니다.우리가 알고 싶은 건 램프가 소모하는 '전력(Watt)'입니다. 하지만 전력을 구하려면 먼저 전류(I)를 알아야겠죠? 여기서 그 유명한 옴의 법칙(I=E/R)이 등장합니다. 🧮 1. 전류(I) 먼저 구하기 $$ I = \frac{E}{R} = \frac{18V}{3\Omega} = \mathbf{6A} $$ 💡 2. 전력(P)..

목차 바로가기회로에서 전자의 활동을 측정하는 방법은 전압과 전류 외에도 하나가 더 있습니다. 바로 '전력(Power)'입니다. 본격적으로 회로의 전력을 분석하기 전에, 전력이 정확히 무엇인지 짚고 넘어갈 필요가 있습니다.전력은 간단히 말해 '주어진 시간 동안 얼마나 많은 일(Work)을 할 수 있는가'를 나타내는 척도입니다.여기서 '일(Work)'이란 보통 중력을 거슬러 물체를 들어 올리는 행위로 정의됩니다. 더 무거운 물체를 들어 올리거나, 더 높이 들어 올릴수록 수행한 일의 양은 많아지죠. 전력은 바로 이 '일'이 얼마나 빠르게 수행되는지를 측정하는 개념입니다.🚗 자동차로 이해하는 전력: 마력(Horsepower)미국에서는 자동차 엔진의 출력을 '마력(horsepower)'이라는 단위로 측정합니다...

목차 바로가기옴의 법칙은 흔히 '물'과 '파이프'에 빗대어 설명하곤 합니다. 이렇게 비유하면 전기의 보이지 않는 흐름을 훨씬 직관적으로 이해할 수 있거든요. 우리가 물을 밀어내는 펌프의 압력을 '전압(Voltage)', 파이프를 흐르는 물의 양을 '전류(Current)', 그리고 파이프 안에서 물의 흐름을 방해하는 요소를 '저항(Resistance)'이라고 가정해 봅시다. 이 세 가지 변수는 서로 밀접하게 연결되어 있습니다.첫 번째 상황을 볼까요? 물의 흐름을 막는 정도(저항)는 똑같은데 펌프의 압력(전압)을 높인다면 어떻게 될까요? 당연히 콸콸 흐르는 물의 양(전류)도 늘어날 것입니다. 구분 ..

목차 바로가기전기 회로는 자유 전자(free electrons)가 계속해서 이동할 수 있는 전도 경로가 만들어질 때 형성됩니다. 이렇게 회로를 따라 이동하는 자유 전자의 지속적인 움직임을 '전류(Current)'라고 부르며, 이는 종종 빈 파이프를 흐르는 액체에 비유되어 '흐름(Flow)'이라고 표현되기도 합니다.전자가 회로에서 흐르도록 동기를 부여하는 힘을 '전압(Voltage)'이라고 합니다. 전압은 항상 두 지점 사이를 기준으로 한 특정한 위치 에너지의 측정값입니다. 우리가 회로에 일정한 전압이 존재한다고 말할 때, 이는 회로의 한 특정 지점에서 다른 특정 지점으로 전자를 이동시키는 데 얼마나 많은 위치 에너지가 있는지를 나타내는 것입니다. 따라서 두 특정 지점을 기준으로 하지 않으면 '전압'이라는..

목차 바로가기표준의 좋은 점은 선택할 수 있는 것이 너무 많다는 것입니다. Andrew S. Tanenbaum, computer science professor벤자민 프랭클린이 전하의 흐름 방향(매끄러운 왁스에서 거친 양모로)에 대해 처음 추측했을 때, 그는 오늘날까지 이어지는 전기 기호의 표준을 만들어 버렸습니다. 비록 전하의 기본 단위는 전자이며, 두 물질을 문질렀을 때 실제로는 전자가 '양모에서 왁스로' 이동한다는 사실을 우리가 이미 알고 있음에도 불구하고 말입니다. 이것이 바로 전자가 '음전하(-)'를 띤다고 말하는 이유입니다. 프랭클린은 전하가 실제 움직이는 방향과 반대로 이동한다고 가정했습니다. 그 결과 그가 '음전하(전하 부족)'라고 불렀던 물체는 사실 전자가 과잉된 상태였던 것이죠.(무슨..

목차 바로가기전자가 저항을 뚫고 지나가려면 에너지가 필요합니다. 그래서 저항이 있는 회로의 두 지점 사이에는 반드시 에너지가 소비되면서 전압이 나타나게(혹은 전압이 '떨어지게') 됩니다.여기서 아주 중요한 포인트가 있습니다. 이런 단순한 회로에서 전류의 양(1초당 특정 지점을 통과하는 전자의 수)은 어디서나 일정합니다. 하지만 전압(단위 전하당 위치 에너지)은 구간별로 상당히 다를 수 있다는 점을 꼭 기억해야 합니다.다음 회로를 예로 들어봅시다.회로의 네 지점을 각각 1, 2, 3, 4로 표시해 보겠습니다. 이때 1번과 2번 사이(전선)를 흐르는 전류의 양은 2번과 3번 사이(전구)를 통과하는 전류의 양과 정확히 똑같습니다. 마찬가지로 3번과 4번 사이의 전선, 그리고 1번과 4번 사이의 배터리를 지나는..

목차 바로가기Full Text지난 섹션에서 본 회로는 이론적으로는 맞지만, 그리 실용적이지는 않습니다. 사실, 전원의 양극을 전선 하나로 바로 연결하는 것은 꽤 위험할 수 있습니다.이렇게 위험한 이유는 '단락 회로(Short Circuit, 일명 합선)'가 발생하기 때문입니다. 단락이 일어나면 전류의 크기가 엄청나게 커지고, 그 에너지가 매우 폭발적으로(주로 열의 형태로) 방출됩니다. 그래서 일반적으로 전기 회로는 이 에너지를 안전하고 실용적인 방식으로 활용할 수 있도록 설계됩니다.전류를 실용적으로 사용하는 가장 대표적인 예가 바로 '전등(Lighting)'입니다. 가장 간단한 형태의 전등은 투명한 유리 전구 안에 작은 금속 '필라멘트'가 들어있는 구조입니다. 이 필라멘트에 충분한 전류가 흐르면 열에너지..

목차 바로가기Full Text 앞서 이야기했듯, 전자가 끊임없이 흐르게 하려면 단순히 길이 연결된 '회로'만으로는 부족합니다. 전자들을 그 길을 따라 움직이게 할 무언가가 더 필요하죠.튜브 속의 구슬이나 파이프 속의 물이 스스로 움직이지 않는 것처럼, 전자의 흐름을 시작하게 만들려면 어떤 '영향력 있는 힘'이 있어야 합니다. 전자의 경우, 이 힘은 정전기에서 보았던 것과 같은 전하의 불균형(imbalance of electric charge)에서 나옵니다.왁스와 양모를 문질렀던 예를 다시 떠올려 봅시다. 왁스는 전자가 과잉되어 음전하(-)를 띠고, 양모는 전자가 부족해 양전하(+)를 띠게 됩니다. 이 불균형 때문에 두 물체 사이에는 서로를 끌어당기는 힘이 생깁니다.만약 이 왁스와 양모 사이에 전기가 통하..

아마 이쯤에서 이런 의문이 드셨을지도 모르겠습니다."가상의 공급원이나 목적지(도착점) 없이, 실제로는 어떻게 전자가 한 방향으로 계속 흐를 수 있을까?"앞서 설명한 '원천-목적지' 방식이 실제로 작동하려면, 양쪽 모두 전자를 무한히 공급하거나 받아들일 수 있는 능력이 있어야 합니다. 구슬 비유를 다시 빌리자면, 구슬을 공급하는 통과 받아내는 통이 '흐름'을 유지하기 위해 무한히 커야 한다는, 현실적으로 불가능한 이야기가 되죠.이러한 역설에 대한 해답은 바로 '회로(Circuit)'라는 개념에 있습니다.회로란 전자가 끝없이 순환할 수 있는 경로를 의미합니다. 만약 우리가 전선 한 가닥, 혹은 여러 가닥을 연결하여 양 끝을 맞붙여 고리(Loop) 형태로 만든다면 어떻게 될까요? 굳이 무한한 공급원이나 거대한..