회로의 직렬 및 병렬 연결

- Serial & parallel circuit (in Christmas tree winker)

It's Java 크리스마스트리용 전구의 깜빡이는 원리를 알아보세요.

회로의 직렬 연결

회로의 직렬연결
전체저항
R = R₁ + R₂
전체전압
V_ac = V_ab + V_bc
전류는 일정합니다.

전류는 회로에서 오직 하나의 경로만 갖습니다.

전류는 첫번째 소자뿐만 아니라, 두번째 소자의 저항도 받으므로 회로의 총 저항은 각 저항의 합이 됩니다.
R = R₁ + R₂

회로의 전류는 회로에 걸린 전압을 총 저항으로 나눈 것과 같습니다. (Ohm의 법칙)

회로의 총 전압은 회로의 각 소자에서 분배되어, 각 소자에서 일어나는 전압강하의 합은 전원의 전압과 같습니다. 이것은 전류로 공급된 회로 전체의 에너지가 각 소자에 주어진 에너지 공급의 합과 같음을 의미합니다.

각 소자의 전압강하는 저항에 비례합니다. 이것은 전류가 큰 저항을 흐를 때는 많은 에너지를, 작은 저항을 흐를 때는 작은 에너지를 소비하기 때문입니다.

직렬연결 회로에서 한개의 전구가 끊어지면 회로가 차단되어 전류는 흐르지 않습니다.

직렬연결 회로에서 전구를 한 개 더 직렬로 연결시키면, 회로 전체의 저항이 켜져 각 전구의 밝기는 줄어듭니다.

직렬연결. 각 소자에서 일어나는 전압강하의 합은 전원의 전압과 같습니다.

직렬 연결의 단점은 전기소자 중 하나가 고장나면 회로 전체가 작동하지 않는다는 것입니다.
크리스마스 램프는 직렬로 연결되어 있으므로 전구 중 하나가 끊어지면 끊어진 전구를 찾는데 시간을 보내야 합니다.
그러나, 대부분의 회로는 서로 무관하게 작동할 수 있도록 연결되어 있습니다.
예로서, 가정에서 사용하는 전기기구는 다른 전기 제품에 영향을 주지 않고, 독립적으로 켜고 끄고 할 수 있습니다. 이것은 이러한 전기용품들이 직렬로 연결되지 않고 병렬로 연결되어 있기 때문입니다.
크리스마스트리

회로의 병렬연결

회로의 병렬연결
전체저항
저항의 병렬 연결
전압은 일정합니다.
전체전류
I = I_a + I_b + I_c

소자는 회로내의 같은 두점에 연결되어 있어, 각 소자에 걸린 전압은 같은 크기입니다.

회로의 총 전류는 병렬 분기점에서 나뉘어 집니다. 병렬회로의 전압은 같으므로 각 분기회로로 흐르는 전류는 병렬회로의 저항에 역비례합니다.

회로의 총 전류는 병렬회로의 전류의 합과 같습니다.

병렬회로의 수가 증가하면 회로 전체의 저항은 감소합니다. 병렬회로가 증가함으로서 전류가 흐를 수 있는 경로가 증가하여 회로의 전도성을 증가시키기 때문입니다. 그 결과 병렬회로 전체의 저항은 병렬로 연결된 어느 저항보다도 적은 값을 가지게 됩니다.

병렬연결 회로에서 한개의 전구가 끊어지더라도 다른 전구는 아무런 영향을 받지 않습니다.

병렬연결 회로에서 전구를 한 개 더 병렬로 연결시키더라도, 다른 쪽 회로에 영향을 미치지 않으므로 각 전구의 밝기에는 아무런 영향이 없습니다.

직렬연결된 두 깜박등이 다시 병렬연결되어 있습니다.
두 깜빡등 모두 100V의 전압이 걸리며, 전압은 일정합니다.

바이메탈 전구

열평창률이 다른 두 금속을 맞붙여놓은 금속판을 바이메탈이라고 합니다.

바이메탈(bi-metal)의 모형.
구리는 철보다 열팽창률이 높으므로 열을 받으면 구리가 더 많이 늘어나, 금속판은 철 쪽으로 휘게 됩니다.
(Fundamentals of Physics - Holiday, Resnick, Walker)

위와 같은 성질 때문에, 바이메탈은 열-전기기구의 제어 장치로 사용합니다.

크리스마스트리의 경우, 전구의 깜빡임도 바이메탈을 이용한 것입니다. 전구에 전류가 흘러 열이 달아오르면 바이메탈이 휘면서 자동으로 전류를 차단하도록 되어 있습니다. 잠시후 식으면 다시 바이메탈이 원상태로 돌아오면서 다시 전류가 흐릅니다.