스마트계측기

직렬과 병렬이란?

저항 등을 직렬로 접속했을 경우와 병렬로 접속했을 경우의 동작을 생각해 봅니다.

하드적으로는 R_ps 일반적인 예로 100W와 60W의 전구를 전원 100V에 연결했을 경우를 생각해 봅니다.

일단 병렬입니다.

이것은 일반적인 사용법으로, 모두 같은 100V가 걸리기 때문에 100W에는 1A, 60W에는 0.6A의 전류가 흐릅니다.

저항값을 계산하면

100W에서는 R=V÷A=100V÷1A=100Ω,

60W에서는 100V÷0.6A=167Ω입니다.

그럼 이 두 전구를 이번에는 직렬로 연결해 볼까요?

어느 쪽이 밝을까요?

보통 생각하면 100W가 더 밝은 것이기 때문에 100W인 것 같네요.

실제로 계산해 봅시다.

일단 직렬이기 때문에 전류는 같은 값이 흐르기 때문에 저항값을 계산하면

100Ω + 167Ω = 267Ω로 100V를 곱하면 전류는 I = V÷R이므로

I=100V÷267Ω= 0.375A입니다.

다음으로 전구 양단에 걸리는 전압을 계산합니다.

100W 쪽은 100Ω x 0.375A ≒ 38V　

60W 쪽은 167Ω x 0.375A ≒ 62V입니다.

전력을 계산하면

100W 쪽이 38V x 0.375A = 14W,

60W 쪽이 62V x 0.375A=23W

라고 결과는 60W 쪽이 밝아집니다.

이는 60W 쪽이 저항값이 크고 직렬접속에서는 같은 전류가 흐를 경우에 전압강하(양단의 전압)는 저항값이 큰 쪽이 높아지므로 결과 전력소비는 60W가 커졌기 때문이었습니다.

소프트적으로는

높은 전압을 분압하여 마이크로 컴퓨터로 측정하는 경우를 생각하면 예를 들어 48V 전원의 전압 감시에서 2.5V 정도로 떨어뜨리고 싶은 경우로 계산해 봅니다.

48V 측에 10KΩ를 사용한다고 생각하면 48V-2.5V=45.5V 걸리므로 전류는 4.55mA 아래쪽의 2.5V측에는 2.5V÷4.55mA=0.55kΩ ≒ 560Ω로 계산할 수 있습니다.

각각의 전력을 구하면 45.5V x 4.55mA=207mW, 2.5V x 4.55mA=11mW가 되며 48V측의 저항은 1/4W로는 상당히 빠듯하므로 1/2W형을 사용하거나 1/8W의 정밀저항으로 2개 병렬로 한 것(총 5kΩ)을 2개 직렬로 하여 10kΩ로 사용하면 1/2W 상당으로 사용할 수 있으므로 저항의 종류가 적게 생기고 정밀저항도 사용할 수 있습니다.

​

PS.

꼬마전구의 저항값은 직렬 연결, 병렬 연결 모두 다르지 않습니다.

합성 저항값이 바뀌기 때문에 전류의 양이 바뀌고 병렬 접속 쪽이 밝아지는 것입니다.

직렬접속시 합성저항값은 2배가 되고 병렬접속시 합성저항값은

1/2로 이루어지는데, 한 전구의 전류값은 전구 1개일 때와 같으므로 전구 1개

의 밝기는 병렬 접속 쪽이 밝다고 하는 것이 됩니다.

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