기초전기전자공학실험 LAB4 옴의 법칙, 키르히호프 법칙

소개

기초회로실험 A+보고서입니다.

기초전기전자공학실험 교재에 해당하는 이론 설명, 각 단원마다 교재에 나와 있는 문제를 P-SPICE TOOL로 시뮬레이션한 결과값, 실험절차를 작성해놓은 보고서 입니다. 예비보고서 뿐만 아니라 결과보고서 작성하실 때도 많은 도움이 될 거라 확신합니다^^

목차

1. 실험 목적 및 관련 이론
2. 교재 내용 표 작성 및 P-SPICE 시뮬레이션 결과값
3. 실험절차
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적 및 관련 이론

1-1. 실험 목적
1) 회로상에서 전류, 전압, 저항과의 관계를 실험적으로 증명해본다.
2) 직렬, 병렬회로에서 키르히호프 법칙을 p-spice 시뮬레이션을 통해 확인한다.

1-2. 실험 이론
1) 옴의 법칙
Georg Ohm이 발표한 이론으로서,
전압이 커질수록 전류의 세기는 커지고,
일정한 전압에서 전기 저항을 클수록 전류가 약해지는 법칙이다[1].

전기회로에서 가장 중요한 3요소인 전압, 전류, 저항 사이의 관계를 나타낸 법칙이기 때문에 회로의 특성을 파악할 때 가장 기본적으로 사용된다. 따라서 기준을 회로 전체로 잡아도, 회로의 일부를 잡아도 모두 적용 가능하다. 직류/교류 회로에서 모두 적용 가능하고 저항 이외의 저항체가 존재할 땐 저항대신 임피던스를 사용한다.

2) 키르히호프 법칙
구스타프 키르히호프(Gustav Kirchoff)가 처음으로 기술한 전기회로에서 전하량과 에너지 보존을 다루는 2개의 이론식이다. 이 이론식은 전기공학분야에서 폭넓게 사용된다.

2)-1. 키르히호프 전류 법칙(KCL)
회로에서 ‘마디’는 2개 이상의 가지가 연결된 지점을 나타낸다. 따라서 마디는 실제 회로 요소가 아니므로, 전하를 생성하거나 소모할 수 없다. 이 법칙은 전하 보존의 법칙을 따르며, 아래와 같이 기술된다[2].

‘마디로 흘러 들어가는 전류의 대수적인 합은 항상 0이다.’

일반적으로 마디에 전류가 흘러들어가면 양의 기호(+)로 표시하고,
마디에서 전류가 흘러 나가는 경우 음의 기호(-)로 표시한다.

2)-2. 키르히호프 전압 법칙(KVL)
회로에서 ‘전압’은 음의 단자 -> 양의 단자로 양전하를 이동시키는데 필요한 에너지 양을 말한다.
바꿔 말하면 두 단자 사이의 전위 에너지 차이를 말한다.

에너지 보존 법칙에 의해, 정확히 같은 지점에서 시작하고 끝나는 폐쇄 회로 내에서 전하가 움직일 때, 총 에너지의 이득과 손실의 합은 반드시 0이 된다. KVL은 다음과 같이 기술된다.

‘폐쇄 루프 내에서 전압의 대수합은 항상 0이 되어야 한다.’

참고자료

· 사이언스올, “옴의 법칙”, https://www.scienceall.com/, (2021-03-08)
· Fawwaz T.Ulaby, MiChel M.Maharbiz, 회로이론, 박병국, 조성재, 강인만, 김중빈 옮김, (한빛미디어, 2016), P.67 ~ P.69