[전기전자 기초 다지기#5] 회로 해석 기초-노드와 루프

 

 

 

전기 전자 분야에서 가장 기초적인 전압과 전류에 대해 배웠으니 이제 다음으로는 전기 회로를 해석하는 단계로 나아가려고 한다. 전기회로를 구성하는 소자들(저항, 커패시터, 인덕터, 트랜지스터, 다이오드 등)의 전압과 전류를 계산하기 위해 각각의 소자들을 기호로 나타내 해석하기 위함이다.

 

그림1

위의 전기회로는 저항 3개와 직류 전원으로 구성된 회로다. 이렇게 각 소자들의 기호가 선으로 연결이 되어있고 이 회로를 분석하기 위한 개념 두 가지를 알아본다.

 

노드(Node)

우리 말로 번역하면 마디라고 할 수 있지만 편의상 노드란 명칭으로 사용한다.

노드는 소자들 간의 연결 부분, 접속점을 말한다. 그래서 위의 전기회로에서 노드는 아래 [그림2]와 같이 세 개의 노드가 존재한다.

전원과 저항 1개를 연결하는 노드 A,  저항 3개를 연결하는 노드 B, 마지막으로 전원과 저항 2개를 연결하는 노드 C.

그림 2

 

[그림 3]의 두 회로는 모양은 다르나 동일한 회로다. 노드 B의 모양이 달라졌지만 세 개의 저항이 연결된 것은 같기 때문에 두 회로는 같다고 할 수 있다. 다시말해 노드는 선으로 표시되어 있지만 모양에 관계없으며 하나의 점으로 보아도 무방하다.

마지막으로 노드는 전압이 같다. 예를 들면 노드A에서 저항에 가까운 부분과 직류 전원에 가까운 부분의 전압은 같다.

앞서 말했듯 노드는 하나의 점으로 볼 수 있기에 전압의 차이는 없다.

그림3

루프(loop)

우리 말로 경로, 망이라고 번역할 수 있지만 하지만 편의상 루프를 사용한다.

루프는 고리, 전류가 흐르는 길을 의미하며 고리는 양 끝을 맞붙인 모양이기 때문에 전류가 흘러 다시 시작 점으로 돌아오는 경로를 의미한다.

그림4

그림과 같이 회로에는 A, B, C 세 개의 루프가 존재한다. 즉 전류가 흐를 수 있는 길이 세 개가 존재한다는 의미이다.

그림 3의 두 회로는 같은 회로이므로 같은 노드를 갖고 있듯, 루프 또한 변함없이 3개가 존재한다.

전류가 흐를 수 있는 고리, 시작점으로 다시 돌아오는 길은 3개로 동일하며 결국 모양이 아닌 시작점으로부터 동일한 소자들을 거쳐 종점으로 돌아오면 동일한 루프로 간주한다.

마지막으로 하나의 루프에서는 전류가 같다. 예를 들어 루프A에서 직류 전원에 흐르는 전류와 저항에 흐르는 전류는 같다.

 

노드와 루프. 회로 해석을 위해 두 개의 개념을 다룬 이유는 회로 해석을 하기 위한 방법이 노드를 이용한 방법, 루프를 이용한 방법 두 가지가 있기 때문이다. 이제 진짜 회로에 흐르는 전류와 각 소자의 전압을 구해보자.

 

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