2번 간단한 전기 이론 가이드

스터디에서는 일주일에 한번씩 각자 영역을 나눠 발표하기로했는데

내영역뿐만 아니라 모든 내용을 블로그에 정리하려니 시간이 부족하여 앞으로 내가 맡은 부분만 정리하려 한다.

 

간단한 전기 이론 가이드

현대 컴퓨터는 전기를 조작해 작동된다. 현재 사용 가능한 다른 기술로 컴퓨터를 만드는 것보다

전기를 사용해 컴퓨터를 만들면 더 빠르고 쉽게 컴퓨터를 만들 수 있다. 이번에는

컴퓨터 하드웨어에서 전기를 사용하는 방법을 이해할 수 있도록, 전기에 대해 충분히 배울 수 있게 돕는다

전기는 수도 배관과 유사하다

전기는 눈에 보이지않아 시각화하기 어렵다. 이걸 쉽게 이해하려면 전기를 물이라고 생각해보자

물이 물탱크에서 나오는 것처럼 전기는 배터리같은 에너지 근원에서 나온다.

물탱크가 비면 물을 채워야하는것처럼 배터리 에너지가 고갈되면 충전을 해야한다.

아래 그림처럼 간단한 물 벨브로부터 시작하자

그림처럼 벨브가 닫혀있어 물이 통하지 못하면 = 전기가 통하지 못함 ⇒ ‘ 0 ‘

그림처럼 벨브가 열려있어 물이 통하면 = 전기가 통함 ⇒ ‘ 1 ’

다음 아래 그림은 벨브를 이용해서 AND와 OR연산을 보여준다.

앞서 공부했던 AND게이트는 둘다 1이어야지 결과값으로 1이 나오고

둘중 하나라도 0이나온다면 결과값으로 0이나온다

물과 전기 또한 마찬가지다. 그림을 보면 둘중 하나라도 닫혀있어(0)이면

물이 흐르지않는다 = 전기가 통하지 않음

이런 경우를 직렬 연결이라 한다.

반면 OR 게이트의 경우 둘중 하나라도 1이면 결과값으로 1이 나오는데

위 그림을 보면 둘중 하나라도 벨브가 열려있으면(1) 물이 흐른다 = 전기가 통함

이런 경우를 병렬 연결이라 한다.

 

물이 파이프를 흘러가는 것처럼 전기도 선을 통해 이동한다.

전기선은 두 부분으로 구성된다. 내부에 있는 금속을 도체(Conductor)라고 부르고

금속 바깥쪽을 둘러싼 부분을 부도체(Insulator)라고 부른다.

 

물 배관을 예로 들면 도체는 파이프 내부, 부도체는 파이프 자체라고 할 수있다.

배관속 물의 흐름을 벨브로 제어할 수 있는 것처럼 전기의 흐름도 스위치(Switch)를 통해 제어할 수있다.

 

 

물은 능동적으로 흘러다니느 것이 아닌 압력(Pressure)에 밀려 움직이며 압력의 세기는 달라질 수 있다.

전기 또한 마찬가지로 수압에 해당하는 전압(Voltage)이 존재한다. 전기의 흐름의 양은

전류(Current)라고 부른다. 각각 전압은 V(볼트) 전류 A(암페어)라고 읽는다.

 

물은 관이 굵을수록 더 많이 흐르고 관이 좁을수록 더 적게 흐른다. 전기도 마찬가지로 전압(수압)이 높더라도 관이 좁으면 전류가 많이 흐르지 못한다. 이렇게 전류가 흐르지 못하게 방해하는 것을 **저항(Resistance)라고 한다 읽는 방법은 Ω옴 이라고 읽는다

이 세가지 변수(전압, 전류, 저항)은 옴의 법칙을 통해 I=V/R이라는 관계로 서로 이어진다.

이 식은 ‘전류는 전압을 저항으로 나눈 값과 같다’ 라고 읽을 수 있다.

💡 (TMI) 저항은 흐르지못하는 전류를 열로 바꾸는데 이 원리를 이용해 토스트기부터 
전기담요까지 모든 전열기구를 작동시킨다.

전기 스위치

전기에 사용할 스위치를 만드는 일은 도체 사이에 부도체를 삽입하거나 제거하는 것.

전등 스위치를 생각해보면 단추를 누르면 붙거나 떨어지는 두 조각의 금속으로 구성된다.

두 금속 조각이 서로 붙어있지 않으면 전기가 흐를 수 없고. 붙게되면 전기가 흐르는 방식으로 스위치를 작동시킨다.

 

스위치의 종류를 설명하기에 앞서 용어를 설명하면

극(Pole)이란 한꺼번에 연결되어 이동하는 스위치의 수

단극 쌍극

단투	단극단투	쌍극단투
쌍투	단극쌍투	쌍극쌍투

정리

수도 시스템은 물이 흘러갈 장소가 없으면 제대로 작동하지 않는다. 그러므로 배수관에 모은 물을 다시 물탱크로 보낼 방법이 필요하다.

전기 시스템도 이와 마찬가지로 에너지근원에서 나온 전기는 회로 구성요소를 지나서 다시 근원으로 돌아간다.

이를 회로(Circuit)라고 한다

전기는 스위치가 열려 있으면 흐르지 못한다. 스위치가 닫히면 전류가 전원에서 나와 스위치를 통과한 다음 전구를 흐르고 다시 전원으로 돌아간다.