건축설비기사 전기회로 — 직렬과 병렬, 저항의 크기

직렬회로는 전류가 지나갈 길이 하나뿐이라 어느 지점에서나 전류의 크기가 같다. 합성저항은 각 저항을 그대로 더한 값이 되어, 저항을 많이 이을수록 전체 저항이 커진다. 병렬회로는 전류가 여러 갈래로 나뉘어 흐르고 각 갈래에 걸리는 전압이 같다. 그래서 합성저항은 각 저항 가운데 가장 작은 값보다도 작아지며, 저항이 작은 갈래에 전류가 더 많이 흐른다. 직렬과 병렬의 전압강하를 저항 크기로 비교해 어느 쪽이 더 작다고 단정하는 설명은 성립하지 않는다. 병렬에서는 갈래마다 전압이 같기 때문이다.

도선의 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다. 재질의 고유한 성질인 비저항을 곱해 R = ρL/A로 나타낸다. 길이를 10배로 늘이고 단면적을 5배로 넓히면 저항은 10을 5로 나눈 2배가 되고, 길이와 단면적을 모두 10배로 하면 두 변화가 서로 상쇄되어 저항은 처음과 같다.

금속에서는 온도가 올라갈수록 원자의 진동이 활발해져 전자의 이동을 방해하므로 저항이 커진다. 반도체나 탄소처럼 온도가 오르면 저항이 줄어드는 재료도 있지만, 금속을 기준으로 한 설명에서는 온도 상승이 곧 저항 증가다.

회로를 간단한 등가 형태로 바꾸는 방법도 함께 나온다. 테브난 등가회로는 전압원과 직렬 저항의 조합이고, 노턴 등가회로는 전류원과 병렬 저항의 조합이다. 두 회로는 서로 짝을 이루므로 한쪽을 알면 다른 쪽의 꼴도 떠올릴 수 있다. 전위를 읽을 때는 기준점을 어디로 잡는지가 중요하다. 양극을 0V로 잡으면 음극은 기준보다 낮은 음의 전위가 된다.

직류전동기는 전기자 회로와 계자 회로 가운데 하나만 단자를 반대로 접속해도 회전 방향이 바뀐다. 전류의 방향이나 자기장의 방향 가운데 하나가 반대가 되면 토크의 방향이 뒤집히기 때문이다. 회전 속도와 토크의 크기는 전압이나 자속의 세기에 따르며, 회전 자계는 교류전동기의 개념이라 직류전동기에는 해당하지 않는다.