아두이노 기초지식_전자회로

안녕하세요 고군입니다~

전자회로는 매우 깊이 있는 분야이지만, 최소한의 지식을 몸에 익혀야 아두이노 보드를 갖고 좀더 재미있게 테스트를 할 수 있니다. 여기서는 전자회로에 별로 익숙하지 않은 사람을 위해 전자회로의 기초 지식을 설명합니다.

▶ 전압, 전류, 저항

전기의 흐름은 물의 흐름에 곧잘 비유됩니다. 물론 엄밀히 말하면 다르지만, 그 성질은 대강 파악하는 데는 효과적입니다.

   전압은 두 개의 물체 사이에 있는 전압(전위)차이를 나타내는 용어입니다. 물은 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흐릅니다. 마찬가지로 전기도 전압이 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흐릅니다. 서로 다른 두 지점의 높이를 비교하려면 기준이 되는 지점이 필요합니다. 전기는 그라운드GND를 기준으로 비교하는데, 보통 전원의 마이너스 쪽을 그라운드로 정합니다.

   전자회로에서는 '그라운드에 연결'하는 일이 자주 있습니다. 이것은 기준인 그라운드를 공통으로 하지 않으면 회로의 부분별 전압 기준이 같지 않아 의도한 대로 전기가 흐르지 않기 때문입니다 전압의 단위는 볼트(V)입니다. 숫자가 크면 클수록 전압이 높음을 나타냅니다.

  전압의 개념도. 기준이 되는 그라운드(GND)로 부터의 높이로 전위가 결정되고, 전위가

  높은 곳에서 낮은 곳을 향하여 전루가 흐른다.

   

   다음은 전류입니다. 물의 흐름은 '수류'라고 하고, 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흐립니다. 만찬가지로 전기의 흐름은 '전류'라고 하고 방금 설명했듯이 전압이 높은 곳에서 낮은 곳을 향해 흐립니다. 수도꼭지를 여는 정도에 따라 흐르는 물의 양이 달라지는 것과 마찬가지로 전류도 많이 흐르는 경우와 적게 흐르는 경우가 있습니다. 전류의 단위는 암페어(A)입니다. 숫자가 크면 클수록 많은 전류가 흐름을 의미합니다.

  마지막은 저항입니다. 물은 굵은 파이프를 통해 흐를 때와 얇은 파이프를 통해 흐를 때에 흐름에 방해받는 정도를 달리합니다. 마찬가지로 전기도 전류가 흐르기 쉬운 경우와 흐르기 어려운 경우가 있습니다. 이 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 것이 저항입니다. 저항의 단위는 옴(Ω)입니다. 숫자가 크면 클수록 전류가 흐르기 어려움을 나타냅니다.

  전압, 전류, 저항의 단위는 각각 볼트, 암페어, 옴이지만 실제로는 이것에 단위 접두사가 붙어 사용되는 경우도 많이 있습니다. 1,000Ω은 1kΩ으로 나타냅니다.

▶ 옴의 법칙

전자회로에서 나오는 가장 기본적인 법칙은 옴의 법칙입니다. 옴의 법칙은 '전류의 세기는 두 점 사이의 전위차에 비례하고, 그 비례정수를 저항이라고 한다'로 두 점 사이의 전위차를 E, 전류를 I, 비례정수인 저항을 R로 나타내면 다음과 같은 식이 됩니다.

E = R x I

  이 식만 본다면 까다롭다고 생각할 수도 있고, 예전에 학교에서 배우면서 단순히 암기만 했던 기억이 날 수도 있습니다. 그러나 다음 개념도를 이해한다면, 그리 어렵지 않다는 사실을 알 수 있을 겁니다.

옴의 법칙 개념도. 압력이 일정한 경우에는 저항이 적으면 일정 시간 내에 흐르는 물의 양이 많고 저항이 크면 적어진다(왼쪽). 일정 시간 내에 흐르는 물의 양을 같게 하기 위해서는 적으면 압력인 낮아도 괜찮지만, 저항이 크면 압력을 높여야 한다(오른쪽).

  이 식을 이용해 계산을 하면 특정 부분에 흐르는 전류를 제한하고 싶을 때 적절한 저항값을 구할 수 있습니다. 구체적인 예는 이후에 소개합니다.