안녕하세요.
제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.
초등학교 과학 시간에 우리는 '직렬 연결'과 '병렬 연결'에 대해서 간단하게 배웠습니다.
이번 시간에는 직렬 연결과 병렬 연결에서 전류, 전압, 저항이 어떻게 다른지에 대해서 자세히 공부해보겠습니다. 이 학습 자료를 공부하기 전에 다음 내용을 꼭 복습해주세요!
*** 전하량의 보존 - 전류
전기 회로에 전류가 흐를 때 '전하는 새로 생기거나 없어지지 않고 항상 처음의 전하량을 유지한다'라고 했지요. (전하량 보존 법칙)
전기 회로에서 흐르는 전하의 흐름, 즉 전체 전류는 항상 변하지 않고 일정하다는 겁니다.
■ 직렬 연결
각 저항에서 측정되는 전류의 크기와 전체 전류의 크기가 같습니다. 전기 도선을 물이 흐르는 도랑이라고 생각하면 이해하기 쉽습니다. 전체 전류의 양이 3A라면 각 저항을 지나는 전류도 3A가 되는 것입니다.
■ 병렬 연결
도선이 나누어지더라도 나누어진 도선의 전류를 합치면 전체 전류의 양과 같습니다. 전체 전류가 3A이라면 나누어진 도선 한 쪽으로 2A흐르고, 나머지 한쪽으로 1A가 흘러서 다시 합쳐지는 전체 전류는 3A로 변하지 않습니다.
*** 전지의 연결 - 전압
■ 직렬 연결
전지를 직렬 연결하게 되면 전체 전압은 각 전지의 전압의 합과 같습니다.
물통을 직렬로 연결한다고 생각하면 이해가 쉽습니다. 수압이 2배가 되는 것처럼, 같은 전지를 직렬 연결하면 전체 전압은 2배가 됩니다.
■ 병렬 연결
전지를 여러개 병렬 연결하더라도 전체 전압은 하나의 전압과 같습니다.
물통을 병렬 연결하면 수압은 변하지 않습니다. 비슷한 원리로 같은 전지를 병렬 연결하면 전체 전압도 변하지 않습니다.
■ 전지의 혼합 연결
전지가 직렬과 병렬로 혼합 연결되어 있을 때는 병렬 연결된 전지를 하나로 생각하고 전체 전압을 구합니다. 쉬운 회로도를 예로 들어보겠습니다.
*** 저항의 직렬 연결 vs 병렬 연결
저항의 크기는 길이에 비례하고, 단면적에 반비례합니다.
이 성질을 이용해서 직렬 연결과 병렬 연결에서 전체 저항의 크기를 구해봅시다.
■ 직렬 연결
저항을 직렬 연결하면 저항의 길이가 길어진 것과 같습니다. 그냥 더하면 됩니다.
■ 병렬 연결
저항을 병렬 연결하면 단면적이 넓어지는 효과가 생깁니다.
전체 저항의 역수는 각 저항의 역수 합과 같습니다.
예를 들어 3Ω, 6Ω 크기의 저항을 병렬연결하면 전체 저항이 2Ω으로 작아집니다.
계산식이 조금 복잡해 보이지만 조금만 연습하시면 쉽게 계산하실 수 있을거에요 ^^
직렬, 병렬 연결에 따라 전류, 전압, 저항의 계산 방법이 모두 다릅니다. 각각의 성질과 특징을 이해하면 쉽게 이해하실 수 있을거에요. 전류, 전압, 저항의 계산 방법을 알고 다음 시간에 배울 '옴의 법칙'을 공부하면 전기 단원에서 전기 회로 계산 문제를 쉽게 정복하실 수 있답니다. 이번 학습 자료 내용을 꼭 여러번 반복해서 공부해주세요 ^^
※ 우리집 전기 기구는 어떤 연결로 되어있을까?
우리나라 가전 제품의 정격 전압은 220V 입니다. 냉장고, TV, 세탁기, 컴퓨터, 모두 220V 전압을 걸어줘야 하죠. 그렇다면 모든 전기 기구에 같은 전압을 걸어주려면 직렬 연결과 병렬 연결 중 어떤 연결 방식으로 해줘야 할까요?
그렇습니다.
가정에서의 전기 기구 연결은 '병렬 연결'로 되어 있습니다. 그래서 전기 기구의 전원을 뽑더라도 다른 전기 기구를 사용할 수 있지요.
하지만 조심해야 할 것이 있습니다. 저항은 병렬 연결하면 크기가 작아지지요? 저항을 가지고 있는 전기 기구를 하나의 콘센트에 꼽아서 같이 사용하면 전체 저항이 작아지고 더욱 많은 전류가 흐르게 됩니다. 그러면 많은 열이 발생해서 화재의 위험성이 높아지게 됩니다. 하나의 멀티 콘센트에 너무 많은 전기 기구를 사용하지 않도록 합시다!
*** 우리, 친하게 지내요
- 달빛과학을 찾아주시는 분들과 친해지고 싶습니다.
- 학습 자료에 대한 질문, 궁금한 점, 건의사항이 있으시다면 댓글, 방명록, 메일을 이용해 주세요.
- dalvitjeju@naver.com (달빛제주 at 네이버)
- 여러분의 관심과 응원이 더욱 좋은 학습 자료를 만드는데 힘이 됩니다.
*** 달빛과학 페이스북 페이지로 놀러오세요
- 달빛과학은 제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있습니다.
- 달빛과학의 새로운 자료들은 발행되자마자 페이스북 페이지에 업로드 됩니다.
- 달빛과학 페이스북 '좋아요'를 클릭하시고 달빛과학의 새로운 자료들을 바로바로 받아보세요!