[회로이론] [회로이론part2] 22강 테브넌 등가회로 단자전압에 대한 헷갈리는 점 질문드립니다 (transistor, equivalent circuit, voltage source, terminals, voltage, vL, equivalent voltage source, equivalent resistance, load, load resistance)

질문 요약

테브난 등가회로로 변환했을 때, 전압원 자리에 두고 연결되는 단자 ab사이의 전압은 Vab가 아니라 vL이 맞을까요? 공부하다 헷갈려서 질문드립니다.

답변 요약

테브난 등가회로를 이용하여 회로를 변환했을 때, 단자ab 사이 전압은 등가 전압원의 전압과 같습니다. 부하를 연결하면 등가회로의 등가저항과 부하 저항에 따라 부하에 걸리는 전압이 달라지기 때문에, 단자ab 사이의 전압을 부하에 걸리는 전압으로 바로 표현하는 것은 올바르지 않습니다.

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[회로이론] 테브넌 등가회로 단자전압에 대한 헷갈리는 점 질문드립니다

회로 이론을 공부하다 보면, 테브넌(Thevenin) 등가회로에 관한 개념이 매우 중요하게 다루어집니다. 이론적인 부분이 실제 회로에 적용되는 과정에서 헷갈릴 수 있는 부분이 있는데, 특히 단자 간의 전압에 대한 이해가 중요합니다.

질문하신 내용에 대해 설명드리겠습니다. 테브난 등가회로로 변환했을 때 단자 a와 b 사이의 전압 Vab는 실제로 등가 전압원의 전압을 의미합니다. 이 전압원은 회로 내 다른 구성 요소들과 독립적으로 단자 a와 b 사이에 고정된 전압을 제공합니다. 그러나, 부하 저항(예를 들어, RL)을 연결하게 되면, 단자 a와 b 사이에 걸리는 전압은 Vab와 같지 않을 수 있습니다.

부하가 연결되면, 테브넌 등가회로의 등가저항(Rth)과 부하 저항(RL)에 의해 전압 분배가 일어나게 됩니다. 이 때문에 실제 부하에 걸리는 전압, 즉 vL은 등가 전압원 Vth에 의해 결정되지만, Rth와 RL의 비율에 따라 달라집니다. 즉, 전압 분배 법칙에 따라 부하에 걸리는 전압 vL은 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

• Rth와 RL이 연결된 총 저항을 구합니다.
• 전체 회로에 걸리는 전압 Vth를 총 저항에 대한 RL의 비율로 나누어 vL을 계산합니다.

따라서, 단자 a와 b 사이에 실제로 연결된 부하에 걸리는 전압은 단순히 Vab가 아니라, 등가회로의 특성과 부하 저항에 따라 달라지는 vL이 됩니다. 이를 이해하는 것은 회로 설계 및 분석에 있어 매우 중요합니다.

테브난 등가회로의 기본 개념

테브난 등가회로는 복잡한 회로를 간략화하여 분석할 수 있게 하는 강력한 도구입니다. 이 등가회로는 두 가지 주요 요소로 구성됩니다:

1. 등가 전압원 (Vth): 복잡한 회로에서 두 단자 사이의 개방 회로 전압입니다.
2. 등가 저항 (Rth): 해당 두 단자를 제외한 전체 회로의 저항을 등가적으로 나타냅니다.

실제로 회로를 테브난 등가회로로 변환하는 과정은 다음과 같습니다:

• 분석하고자 하는 두 단자를 제외한 나머지 회로에서 모든 전압원을 단락(short)하고 전류원을 개방(open)합니다.
• 단자 사이의 개방 회로 전압을 측정하여 등가 전압원 Vth를 결정합니다.
• 단자 사이에 가상의 1A 전류원을 삽입하고 이로 인해 발생하는 전압 변화를 통해 등가 저항 Rth를 계산합니다.

이렇게 테브난 등가회로가 구성되면, 복잡한 회로의 분석과 설계가 훨씬 수월해집니다. 부하 저항의 변화에 따른 전압과 전류의 변화를 쉽게 계산할 수 있기 때문입니다.

결론

테브난 등가회로 내부의 단자 a와 b 사이의 전압 Vab는 개방 회로 상태에서의 전압을 의미하며, 부하가 연결될 때 부하에 실제로 걸리는 전압인 vL과는 다를 수 있습니다. 부하 저항이 등가회로에 연결되면 전압 분배 법칙에 의해 부하에 걸리는 전압이 결정됩니다. 회로 이론에 있어 이러한 내용의 이해는 매우 중요하며, 실무적인 회로 설계 및 분석에 있어서도 필수적인 지식입니다.

회로 이론을 공부하는 과정에서 언제든지 헷갈리는 점이 있다면, 궁금증을 해소하기 위해 질문하는 것이 좋습니다. 회로 이론은 매우 체계적이고 논리적인 분야이므로, 개념을 확실히 이해하면 다양한 회로 문제를 효율적으로 해결할 수 있습니다.

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