[회로이론] [22] 테브넌... (circuit, voltage, power, resistance, current, power supply, equation)

질문 요약

4장에서 [22]에 테브넌 등가회로를 만드는 방법부분에 4가지중에 '개방전압-test전원법'부분에서 test전원법에서 Rth(Thevenin Resistance) = V_T/I_T라고 되있는데요 이 부분에서 질문입니다. 뭐 일반적으로는 종속전원과 독립전원 둘 다 있고 저항으로 이렇게 회로가 구성되있을텐데요 만약에 애초에 독립전원과 저항으로만 회로가 구성되어 있다면 '개방전압-test전원법'방법을 쓰는 경우 Rth의 의미가 두 단자에서 바라본 합성저항이 맞는지요?

답변 요약

네, 맞습니다. 그런데 종속전원이 유무와 관계 없이 Rth는 두 단자에 바라본 합성저항입니다. 그래서 독립전원만 있으면 델타와이변환, 직병렬 등가저항계산법 등으로 등가저항을 구하면 되고 종속전원이 있으면 (독립전원을 제거하여도 종속전원은 남아 있으므로) 대부분의 경우 회로방정식을 세워서 풀어야 V_T/I_T의 값을 구할 수 있습니다.

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테브넌 등가회로의 이해 및 Rth의 의미

테브넌 등가회로는 실제 복잡한 회로를 간단한 두 요소로 이루어진 등가회로로 변환하여 분석할 수 있게 도와줍니다. 이 방법은 회로 분석을 훨씬 수월하게 만들어주며, 특히 회로의 일부분만을 변경하는 경우 전체 회로를 다시 분석하지 않아도 되는 큰 장점이 있습니다. 여기서 중요한 요소는 테브넌 전압 $V_{Th}$와 테브넌 저항 $R_{Th}$입니다.

질문하신 내용에 따르면, '개방전압-test전원법'을 사용하여 테브넌 저항 $R_{Th}$을 구하는 방법에 대한 의문이 있었습니다. 이 방법은 테스트 전원을 사용하여 회로에 흐르는 전류와 전압을 측정함으로써 $R_{Th}$를 계산합니다. 구체적으로, 테스트 전원을 단자 A와 B 사이에 적용하고, 해당 전원에 의해 생성된 전압 $V_T$와 전류 $I_T$를 측정한 후, 이를 사용하여 $R_{Th}$를 $R_{Th}=\frac{V_T}{I_T}$로 계산합니다.

회로 내에 종속전원이 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우, $R_{Th}$의 계산 방법에는 차이가 있습니다. 종속전원이 있는 경우, 종속전원의 영향을 고려하여 회로 방정식을 세우고 해를 구해야 합니다. 반면, 독립전원과 저항만으로 구성된 간단한 회로에서는 독립전원을 제거한 후, 남은 저항들의 합성저항을 계산하면 됩니다.

테브넌 저항 $R_{Th}$의 계산 예시

1. 독립전원만 있는 경우: 모든 독립전원을 제거하고, 저항들의 직병렬 연결을 통해 합성저항을 계산합니다. 이 합성저항이 $R_{Th}$가 됩니다.
2. 종속전원이 있는 경우: 독립전원을 제거하고, 종속전원을 유지한 상태에서 회로 방정식을 설정합니다. 이를 풀어 $V_T$와 $I_T$를 구한 후, $R_{Th}=\frac{V_T}{I_T}$를 계산합니다.

따라서 회로가 어떻게 구성되어 있는지에 따라 $R_{Th}$를 구하는 방법이 조금씩 달라질 수 있으며, 항상 두 단자 간의 합성저항으로 이해할 수 있습니다. 이러한 이해는 테브넌 등가회로를 사용하여 실제로 회로 문제를 해결할 때 매우 중요합니다.

결론

테브넌 등가회로는 회로 분석을 간소화시켜 주는 강력한 도구입니다. $R_{Th}$는 독립전원만 존재하는 경우 간단히 저항들의 합성저항으로 계산될 수 있으며, 종속전원이 포함된 복잡한 회로에서는 좀 더 세심한 접근이 필요합니다. 이러한 접근을 통해, 복잡한 회로도 손쉽게 해석하고 이해할 수 있게 됩니다.

회로 설계나 분석 작업에서 테브넌 등가회로의 원리를 정확히 이해하고 적용한다면, 효율적이고 정확한 결과를 얻을 수 있을 것입니다. 실제로 많은 전자공학 분야에서 이론과 함께 실용적인 도구로서 활용되고 있음을 잊지 말아야 합니다.

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