병렬 분기에서 전류를 어떻게 계산합니까?

나는 잠시 동안 Arduino와 놀아 왔으며, 작은 프로젝트를 시작하고 실행하는 간단한 회로에 대해 충분히 알고 있지만 여전히 가장 간단한 것을 제외하고는 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 없습니다. 회로.

전자 제품에 대한 몇 권의 책과 소수의 온라인 기사를 읽었으며 전압, 전류, 저항, 커패시터 및 기타 구성 요소의 작동 방식을 이해한다고 생각합니다. 그것들이 많은 회로도를 볼 때, 나는 어디에서 무슨 일이 일어나고 있는지 모른다.

마지막으로 그것을 이해하기 위해 300-in-1 전자 프로젝트 세트를 구입했지만 작동 방식을 설명하지 않고 "여기에 2 개의 저항이 병렬로 연결된 회로가 있습니다"에서 더 복잡한 것으로 점프하는 것처럼 보입니다. .

예를 들어 간단한 배터리-> 저항-> LED 회로가 표시되지만 LED와 병렬로 버튼을 연결하면 버튼을 누르면 LED가 꺼집니다.

나는 전류가 최소 저항 경로를 통해 이동해야하지만, 왜 둘 다를 통과 하지 않는지 이해할 수 없습니다 .

두 개의 저항을 병렬로 연결하면 전류가 둘 다를 통해 흐르므로 회로에 더 많은 전류가 흐르게됩니다. 또한 위 회로의 버튼을 다양한 값의 저항으로 교체하려고 시도했지만 의심되는 것처럼 높은 값의 저항은 전구에 전혀 영향을 미치지 않지만 낮은 값은 전구를 어둡게하기 시작합니다.

이 모든 것에 E = IR 방정식 을 적용하는 방법을 잘 모르겠습니다 .

또한 LED의 저항은 얼마입니까? 멀티 미터로 측정하려고했지만 읽을 수는 없습니다.

여기에 부하가 걸려서 미안하지만, 내가 이해한다고 생각하는 것과 이해하고 싶은 것을 그림으로 그리려고합니다. 확실하지 않습니다!

예, 300-in-1 프로젝트 키트에 대해 더 깊이 파고 들면서 더 많은 것을 기대하십시오!

글쎄, 나는 지금 전기 공학을 공부하고 있는데, 당신이 묘사 한 것과 같은 점프가 우리 대학에서 약 2 년 동안 강의를 받는다는 것을 말할 수 있습니다.

가장 중요한 것은 수동 적이고 능동적 인 요소를 아는 것입니다 . 그런 다음 어떤 요소가 선형 이고 어떤 요소가 선형 이 아닌지 알아야 합니다. 다음 단계는 보유한 요소에 대한 동등한 회로도를 가져 와서 어떻게 작동하는지 확인하는 것입니다.

예를 들어 스위치를 봅시다. 오프 상태에서는 개방 회로 로 작동하고 온 상태에서는 단락 회로로 작동 합니다. 다음으로 민감한 장비를 사용하는 경우 스위치가 저항이 있기 때문에 실제로 단락되지는 않지만 매우 낮다는 것을 알 수 있습니다. 이제 다이오드를 살펴 보겠습니다 . 다이오드는 선형 부품이 아니기 때문에 저항과 같은 고전적인 의미에서 저항이 없습니다. 대신 다이오드의 VI 곡선이 있습니다. 저항에서는 선형 함수이며 저항을 특성으로 사용할 수 있지만 다이오드에서는 지수 적으로 보입니다.

이미지에서 볼 수 있듯이 다이오드가 제대로 작동하려면 특정 전압이 필요하며 스위치를 트리거하면 해당 전압이 사라집니다. 즉, 다이오드의 "저항"이 방금 커졌습니다. 이에 대한 느낌을 얻으려면 1mΩ 저항 및 1MΩ 저항에 대해 병렬 저항 계산을 사용하고 각 저항을 통과하는 전류의 양을 살펴보십시오. 이것이 당신이 언급 한 회로가 동작하는 방식입니다.

LED는 비선형 장치 인 다이오드이므로 E = IR을 직접 적용 할 수 없습니다.

단순화 : 다이오드가 단자를 가로 질러 순방향 바이어스에 충분한 극성 전압이 존재하지 않으면 다이오드가 전류를 전도하지 않습니다.

다이오드를 단락시키는 스위치의 저항은 매우 작으므로,이를 가로 질러 발생하는 전압도 매우 작아서 다이오드를 순방향 바이어스하기에는 너무 작은 크기가 너무 작다.

스위치를 저항으로 교체하면 상황이 바뀔 수 있습니다. LED가 회로 외부에 있다고 상상해보십시오. 저항이 전류를 제한하여 LED의 순방향 바이어스 요구 사항보다 크거나 같은 전압 강하를 발생시키는 경우, 회로에 LED를 넣으면 LED가 희미하게 켜집니다. 관찰했다. 전류는 LED에 의해 공유되고 저항은 다이오드와 병렬로 저항 양단의 전압이 다이오드에 의해 '클램프'된다는 것을 알 수 있습니다.

다이오드는 저항처럼 본질적으로 저항력이 없습니다. 저항이 매우 작기 때문에 LED 회로에 직렬 저항이 필요하기 때문에 저항을 제공하여 전류를 제한하고 다이오드의 고장을 방지합니다.

다이오드에 관한 Wikipedia 기사를 참조하십시오 .

일반 저항기는 선형 장치입니다. 저항에서 10V가 1mA 전류를 발생시키는 경우 20V는 2mA를 제공합니다. 그것은 쉽지만, 그렇게 간단한 구성 요소는 거의 없습니다.
예를 들어 LED (또는 그 문제에 대한 모든 다이오드)는 그렇게 동작하지 않습니다.

다이오드에 100mV와 같은 저전압을 넣으면 전류가 거의 없습니다. 전압을 천천히 올리면 약 0.7V의 전류가 흐르기 시작하고 곧 높은 값에 도달합니다. 그래프를 참조하십시오. 우리는 다이오드 위의 전압이 다소 일정하다는 것을 알 수 있습니다. 0.7V는 일반적인 실리콘 다이오드 용이며 LED의 경우 주로 전압에 따라이 전압이 높아지지만 그래프는 기본적으로 동일합니다. 전류가 갑자기 LED를 파괴하는 값으로 증가하기 때문에 전류 제한 저항을 사용해야합니다. 전류의 증가는 갑작 스럽지만 즉각적인 것은 아닙니다. 그래프의 선은 수직이 아닙니다. LED는 저항이 작기 때문에 전류를 안전한 값으로 제한하기에는 너무 작습니다. 회로에서 이것이 무엇을 의미합니까?

$V_{BAT} - V_{R} - V_{LED} = 0$$V_{BAT} = V_{R} + V_{LED}$$V_{R} = V_{BAT} - V_{LED} = 6V - 2V = 4V$$I = \frac{V_{R}}{R} = \frac{4V}{330 \Omega} = 12mA$

스위치를 LED와 평행하게 놓으면 어떻게됩니까? 스위치가 닫히면 저항이 0이되고 옴의 법칙에 따라 전압이 0이됩니다. 그리고 여전히 저항에 대한 옴 제로 전압에 따르면 제로 전류를 의미하므로 LED의 저항이 주어지면 전류가 흐르지 않습니다.

다이오드는 임피던스를 특징으로하지 않는 반면, 저항, 커패시터 및 인덕터는 각각 동일한 "저항"(적용된 전압 신호의 "주파수"와 관련하여 변할 수 있음)을 갖는 동일한 전기 몰드에서 주조 될 수있다.

한편, 다이오드는 단자에인가 된 전압에 비선형 적으로 의존하는 양의 전류를 소비한다. 스위치와 병렬로 연결된 스위치는 닫히면 효과적으로 전압 강하를 0으로 만들고 전류를 전도하지 않습니다.

또한, 다른 이유로, LED를 저항기로 교체하면 비슷한 현상이 나타납니다. 스위치를 누르는 것은 0 옴 (또는 아주 작은) 저항을 병렬로 연결하는 것과 같습니다. 거의 모든 전류가 단락을 통해 흐릅니다.

편집하다

내 답변에 대한 의견의 부록 질문에 대한 답변. 이를 표시하는 방법은 여러 가지가 있지만 다음과 같이 말할 수 있습니다.

                        R_1
                   +---^v^v^----+
          R_x      |            |      R_y
   Vcc---^v^v^-----+            +-----^v^v^----GND
               V_x |    R_2     | V_y
                   +---^v^v^----+

Let Delta_V = V_x - V_y

우리는 Delta_V가 R_1과 R_2에 걸쳐 하락 함을 알고 있습니다 (즉, R_1에 대한 하락은 R_2에 대한 하락이 Delta_V와 동일 함). 이 전압 강하는 두 저항을 통한 전류를 의미합니다. 즉:

                        R_1
                   +---^v^v^----+
          R_x      |    -->     |      R_y
   Vcc---^v^v^-----+    i_1     +-----^v^v^----GND
          -->      |    R_2     | 
        i_total    +---^v^v^----+
                        -->
                        i_2

Delta_V = i_1 * R_1
Delta_V = i_2 * R_2

therefore:    i_1 * R_1 = i_2 * R_2
equivalently: i_2 = i_1 * R_1 / R_2
equivalently: i_1 = i_2 * R_2 / R_1
equivalently: i_1 / i_2 = R_2 / R_1

즉, 전류는 병렬 저항에 상대 저항에 반비례하여 분배됩니다. 따라서 하나의 저항이 R_2보다 3 배 더 작은 R_1 이면 R_2보다 3 배 더 많은 전류를 소비합니다. 병렬 및 직렬 저항을 축소하여 회로에 의해 유도 된 총 전류 i_total을 계산하여 단일 저항으로 표시된 총 회로를 추가로 줄일 수 있습니다. 추가 공식 사용하기 :

i_total = i_1 + i_2

therefore:    i_total = i_1 + i_1 * R_1 / R_2
equivalently: i_total = i_1 * ( 1 + R_1 / R_2 ) = i_1 * (R_1 + R_2) / R_2
equivalently: i_1 = i_total * (R_2 / R_1 + R_2)
equivalently: i_2 = i_total * (R_1 / R_1 + R_2)

Delta_V가 실제로 총 전류가 병렬 경로에 어떻게 분배되는지 이해하는 것은 중요하지 않습니다.