공조냉동기계기사 직류 및 교류전압측정 — 분류저항과 배율기

전류계의 측정 범위를 넓히려면 계기와 병렬로 분류저항을 붙인다. 전류가 두 갈래로 나뉘어 계기에는 원래 흐르던 만큼만 지나가므로 더 큰 전류를 잴 수 있게 되고, 확대 배율은 1에 내부저항을 분류저항으로 나눈 값을 더해 구한다. 내부저항 2 Ω인 전류계에 0.4 Ω을 병렬로 붙이면 1 + 5 = 6배가 되며, 나눗셈 결과에 1을 더하지 않고 5배로 적는 것이 대표적인 오답이다.

전압계는 반대로 직렬로 배율기를 붙인다. 측정하려는 전압을 계기와 배율기가 나누어 받으므로, 계기 내부저항에 계기가 감당하지 못하는 나머지 전압의 비율을 곱하면 배율기 저항이 나온다. 최대눈금 100 V, 내부저항 5000 Ω인 전압계로 150 V를 재려면 5000 × (150 − 100) ÷ 100 = 2500 Ω을 직렬로 넣는다. 배율기를 전압계와 병렬로 접속한다는 설명은 틀린데, 병렬 접속은 전류계 쪽 분류저항의 방식이기 때문이다.

배율기가 붙은 회로의 측정값은 전류를 거쳐 되짚는다. 배율기 50 kΩ과 내부저항 25 kΩ인 전압계가 직렬로 이어져 있고 계기가 100 V를 지시했다면, 이 전압과 내부저항으로 전류가 100 ÷ 25 kΩ = 4 mA가 된다. 직렬 회로이므로 배율기에도 같은 전류가 흘러 배율기 양단에 4 mA × 50 kΩ = 200 V가 걸리고, 측정한 전압은 100 + 200 = 300 V가 된다. 배율기 몫을 빼고 계기 지시값만 답으로 적으면 안 된다.

측정 대상의 크기에 따라 브리지도 갈린다. 축전지의 내부저항처럼 아주 작은 저항은 접속선이나 접촉 저항의 영향이 크게 드러나므로, 4선식 원리로 그 영향을 없앤 코올라우시 브리지(켈빈 더블 브리지)를 쓴다. 휘트스톤 브리지는 보통 크기의 저항용이고, 맥스웰이나 캠벨 브리지는 인덕턴스나 정전용량을 다루는 자리이므로 저저항 측정과 구별해야 한다.

계기마다 재는 대상도 정리해 두어야 한다. 직류와 교류의 전압과 전류, 그리고 저항까지 두루 재는 다기능 계기는 회로시험기이고, 절연저항은 높은 직류 전압을 걸어 누설전류를 보는 메거로 잰다. 검전기는 전기가 통하는지 확인하는 데, 검상기는 상을 확인하는 데 쓰므로 절연저항 측정과는 거리가 있다. 교류 전력을 재는 전력계는 전압과 전류의 곱을 한 주기 동안 모은 평균 전력을 눈금에 새기며, 3전력계법에서도 각 상의 계기가 지시하는 값은 평균 전력이다. 측정값을 계산에 쓰는 꼴도 함께 나온다. 저항 100 Ω인 전열기에 5 A가 흐르면 전류를 제곱해 저항을 곱한 25 × 100 = 2500 W가 소비된다.