[전자 하드웨어 기초] 6. 저항 -2- (저항의 직렬연결 과 병렬연결)

 안녕하십니까. 리습입니다.

저번 시간엔 저항이 어떤 소자인지 보았으며 저항에 흐르는 전류를 계산할수 있는 옴의 법칙 이라는 것도 알아보았습니다. 하지만 저항은 한개만 쓰이는 소자가 아니죠. 용도에 따라 여러가지 조합으로 쓰이는 소자입니다. 그럼 이러한 저항의 배치인 직렬연결과 병렬연결을 알아보도록 하겠습니다. 또한 함께 전류가 어떻게 흐르는지, 전압은 어떻게 되는지 회로에서 읽어내는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

저항의 직렬연결

 저항은 하나만 쓰이는 소자가 아닙니다. 저항끼리의 다양한 조합을 통해서 사용하는 것입니다. 이때 다수의 저항을 일렬로 한개의 선으로 연결한것을 직렬연결 이라 합니다.  

 현재의 회로도를 보게 되면 저항 두 개가 일렬로 연결되어있음을 볼 수 있습니다. 이렇게 저항이 직렬로 되어 있을 경우 두개의 저항값의 합은 각 저항값의 값을 더한것과 같습니다. 즉 이 회로의 합성저항 값은 2Ω + 3Ω 이라는 것이지요. 식으로 나타내면 다음과 같습니다.

( R : 합성저항의 값 , r : 직렬 연결된 각 저항의 값 )

 즉 현재의 회로에서는 합성저항이 5Ω 이고 전압이 5V이므로 건전지에서 나가게 되는 전류는 1A 됩니다. 그림으로 그리면 다음과 같습니다.

 이렇게 직렬 연결을 할 경우 저항에 따라 전류가 흐르게 되고 각 저항에는 각각의 전압이 걸리게 됩니다. 이때 전압은  옴의 법칙 V = IR 로 계산할 수 있습니다. 또한 각 저항에서 전압을 가져가게 되므로 각 저항 이후의 도선에선 전압이 줄어들게 됩니다. 이것을 전압 강하 라 하며 2Ω이후의 도선엔 3V,  3Ω 이후의 도선에는 0V가 되는 것입니다. 이런 전압강하 를 이용해서 전압을 나누기도 하는데 그에대해서는 나중에 보도록 하겠습니다. 

저항의 병렬연결

 

 저항을 일렬로 연결 시킨것이 아닌 옆으로 연결시켜 놓은 것을 병렬연결 이라 합니다.

 

 현재의 회로도를 보게 되면 저항 두 개가 병렬로 연결되어있음을 볼 수 있습니다. 이렇게 저항이 병렬로 되어 있을 경우 두개의 저항값의 합은 각 저항값의 값의 역수를 합한 값의 역수와 같습니다. 말은 복잡하지만 즉 이 회로의 합성저항 값은 (1/3 + 1/2)값의 역수  이라는 것이지요. 식으로 나타내면 다음과 같습니다.

 

( R : 합성저항의 값 , r : 병렬 연결된 각 저항의 값 )

 이 식에 대입해보게 되면 현재 회로의 합성저항의 값은 1.2Ω 이며 건전지에 흐르는 회로로 흐르는 전류는 5A입니다. 그림으로 보면 다음과 같습니다.

 2가지로 회로를 해석해 보았는데 하나는 빨간색 선입니다. 빨간색 선은 전압을 뜻하며 전압은 연결된 선에선 모두 같으므로 양 저항에 걸리는 전압은 같고, 전압을 알고 있으므로 저항 에 흐르는 전류를 옴의 법칙으로 구할수 있습니다. 그럼 양쪽의 전류가 얼마나 흐르는지 알게 되므로 건전지에서 나가는 전류량도 알수 있습니다.(흐르는 전류량을 합함)  아니면 합성저항 1.2Ω을 구한후 흐르는 전류 5A를 구하고 전류로 저항에 걸리는 전압을 구하는 순서로 각 저항에 걸리는 전압 및 전류를 구할 수 있습니다. 병렬의 경우 전압을 기준으로 해석하는 것이 편하니 이방향으로 해석하는걸 추천드립니다. ( 보통 회로 해석할때 전압을 기준으로 많이 해석합니다. )

저항에 어떻게 배치되냐에 따라서 합성저항이 어떻게 나타나는지 알아보았습니다. 직렬 연결과 병렬 연결은 회로에서 각각의 의미를 가지고 있습니다. 각 의미또한 다음에 알아보도록 하겠습니다.