개념 한 쪽
전기회로의 기본 요소인 전압, 전류, 저항은 서로 수식으로 연결되어 회로의 동작을 결정한다. 전류량을 시간과 곱해 전기량을 구하고, 전류와 시간의 곱으로 소비전류량(Ah)을 산출하는 등의 단위 변환과 곱셈이 자주 출제된다. 발전기·축전지·전동기 등 농기계 전기 계통을 이해하려면 이들 기본 관계를 정확히 숙지해야 한다.
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출제기준 단원 「전류, 전압 및 전력」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 발전기 접지 방식 판별 | 1 | 발전기 외부 접지식의 정의를 구분하기 |
| 축전지 방전종지 전압 판정 | 1 | 20시간율에서 셀당 방전종지전압 값을 대입하기 |
| 전류·시간 계산 문제 | 1 | 전류와 시간으로 전기량 또는 Ah를 계산하기 |
전류는 전하가 흐르는 양을 나타내며 전기량(Q)은 전류(I)와 시간(t)의 곱으로 정의된다. 따라서 전류를 일정 기간 흘렸을 때 흐른 전기량은 Q = I × t 공식을 통해 구한다. 시간 단위는 초로 환산해야 하므로 분 단위가 주어지면 초로 바꾸는 절차를 잊지 않아야 한다.
전류와 시간의 곱을 시간 단위로 시간시간의 곱으로 표기할 때는 Ah(암페어시)를 사용한다. 여러 전기기기가 병렬로 연결되어 각각 전류를 소모하면 총 전류는 개별 전류의 합이 되고, 이를 사용 시간(h)과 곱하여 총 소비전류량을 Ah 단위로 계산한다.
저항은 도체의 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다. 저항의 수식 R = ρL/A를 통해 단면적이 커지면 저항이 감소한다는 원리를 바로 적용할 수 있다. 이 관계를 바탕으로 도선 굵기와 길이 변화가 회로 전류에 미치는 영향을 판단해야 한다.
오옴의 법칙은 전압(E), 전류(I), 저항(R) 사이의 기본 관계를 나타내며 E = I × R 또는 I = E / R로 표기한다. 이 식을 이용해 하나의 값을 알면 나머지 두 값을 계산할 수 있으므로 보기 중 올바른 식을 판별하는 문제가 많이 출제된다.
납축전지와 발전기와 관련된 운용 상식으로, 방전종지전압은 방전율에 따라 정해지며 20시간율의 경우 셀당 방전종지전압이 1.75V로 규정된다는 점을 숙지해야 한다. 또한 발전기와 축전지의 회로에서는 전압이 낮을 때 축전지로 역류하는 것을 컷아웃 릴레이가 차단하는 역할을 한다는 기능적 구분을 기억해야 한다.
예 1) 전기량 계산: 5A의 전류가 20분 동안 흐르면 전기량 Q는 Q = I × t이므로 시간 단위를 초로 환산하여 5[A] × (20 × 60)[s] = 6000[C]가 된다. 시간 단위 변환을 잊으면 오답이 나오므로 먼저 분→초 변환을 수행해야 한다.
예 2) 소비전류량 계산: 한 전구에 2[A]가 흐르는 전구 5개를 동시에 4시간 점등하면 총 전류는 2[A] × 5 = 10[A]이며, 소비전류량 Q(Ah)는 Q = I × t 이므로 10[A] × 4[h] = 40[Ah]가 된다. 병렬로 여러 기기를 사용할 때는 전류 합계와 사용 시간을 곱하는 순서를 적용하면 된다.
예 3) 저항과 단면적: 도선의 단면적이 증가하면 저항이 감소하므로 A가 커지면 R = ρL/A에 의해 R이 작아진다. 따라서 동일한 전압에서 단면적이 큰 도선을 사용하면 전류가 더 잘 흐른다.
트랙터의 직류발전기에서 외부 접지식이란?
정답 ④ · 직류 발전기의 접지 방식 중 외부 접지식은 계전기(레규레이터) 쪽에서 필드 코일을 접지시키는 방식입니다. 이에 반해 내부 접지식은 발전기 본체 내부에서 필드 코일의 한쪽 끝이 접지되는 형식입니다.
외부 접지식은 발전기 외부인 레규레이터 측에서 계자 코일을 접지하는 방식이다.
20시간율의 전류로 방전하였을 경우의 셀당 방전종지 전압은 얼마인가?
정답 ① · 축전지(납축전지)의 방전 종지 전압은 방전율에 따라 다르나, 일반적으로 많이 사용되는 20시간율 방전 시 셀당 종지 전압은 1.75[V]로 규정되어 있습니다. 따라서 제시된 1번 보기가 정답입니다.
납축전지의 20시간율 방전 시 셀당 방전종지전압은 1.75V로 규정된다.
2[A]가 소비되는 전구 5개를 4시간 점등하였을 때의 소비전류량은?
정답 ② · 전구 5개가 각각 2[A]의 전류를 소비하므로 총 전류는 10[A]입니다. 이를 4시간 동안 사용했으므로 소비전류량은 전류와 시간의 곱인 10[A] × 4[h] = 40[Ah]가 됩니다.
소비전류량(Ah)은 총 전류(A)에 시간(h)을 곱한 값이므로, 10A×4h=40Ah가 된다.
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