검류계와 전류계 전압계.
전압계
전압계는 병렬로 연결해야합니다. 직렬로 연결하면 '자신의' 전압만 잴 수 있고, 원하는 곳의 전압을 잴 수 없으니까요.
검류계는 매우 작은 전류만 흘러야 합니다. 정밀한 기계이고, 많은 전류가 흐르면 부서지니까.
전압계와 전류계는 기본적으로 검류기와 저항의 조합입니다.
전압을 재고 싶은 것에 병렬연결을 해야하는데, 전기가 매우 조금 흘러야 한다면, 저항이 매우 커야합니다.
즉, <매우 저항이 큰 저항>과 <검류계>를 직렬 연결하면 저항이 커지고, 이것을 원하는 곳에 병렬연결하면 전압계가 됩니다. 물론 눈금을 맞춰놓아야겠죠.
전류계(이것도 설명하겠습니다.)
이것은 직렬로 연결해야합니다. 병렬로 연결하면 '자신에'흐르는 전류만 측정할 수 있고 원하는 곳에 흐르는 전류를 측정하는게 아니니까요.
전압계는 병렬연결하므로, 다른 기기들에게 영향받지 않고, 영향 주지 않고 같은 전압이 자연스럽게 걸립니다.
전류계는 저항이 크면 전류의 흐름에 방해를 주게 됩니다. 당연하죠... 직렬연결하니까.
그러므로 전류계는 저항이 작아야합니다. 또한 검류게에는 작은 전류만 흘러야합니다.
그래서! 저항이 매우 작은 저항과 <병렬> 연결합니다. 그러면 전류의 대부분은 저항이 작은 저항으로 흘러갑니다.
병렬 연결에서의 저항은, 가장 저항이 작은 것보다 저항이 낮아집니다. 그러므로 안그래도 작은 검류계의 저항보다 <저항>+<검류계>의 저항이 더 작죠. 그러므로 전류의 흐름에 영향을 미치지 않습니다.
또한, 저항이 매우 작은 저항과 병렬연결하면 검류계에는 전류가 거의 흐르지 않게됩니다. 저항이 작으므로.
전류계는 이렇게 만들어집니다.
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추가.
검류계는 전류가 흐르나, 안흐르나를 측정하는 기계가 아니고, 전류의 크기를 측정할 수 있는 기계입니다.
검류계는 사실 전류계나 다름없습니다. 단지, 마이크로암페어 단위의 매우 작은 전류의 크기만 측정할수있고
몇mA에도 고장납니다.
그 작동원리는, 전류가 흘러가면 힘을 주게 되는 장치가 되어있습니다. 그 장치가 검류계 내부의 용수철에게 힘을 가하게 되고, 가해진 힘의 크기에 따라서 용수철의 눈금이 움직입니다.
전류가 셀수록 힘을 크게 주므로 용수철이 많이 움직이고, 높은 눈금을 나타냅니다.
검류계는 조그마한 전류에도 고장나므로 전류를 적게 흘려보내면서 높은 전류와 전압을 측정할 수 있는 방법을 생각하게 되었습니다.
예를 들어 검류계가 1옴의 저항을 지니고, 1A까지 견딜 수 있다고 합시다.
그리고 100V의 전압까지 재고 싶다고 합시다.
------R------G--------
----- -----------
---------R'------------
이렇게 전기 기구들이 이어져 있다고 합시다. 여기서 R+G는 전압계입니다.(R은 전압계 속에 든 저항이며 분류기라고 부름, G는 검류계) R'는 저항.
지금 R'에 가해지는 전압을 재기 위해서 전압계 R+G를 설치한게 됩니다.
R'에 100V가 걸린다고 합시다. 그러면 R과 G에 걸리는 전압의 합은 100V입니다.
G에는 1A까지만 흘러야 합니다. 그 이상이 흐르면 고장납니다. 또한, 전하량 보존의 법칙에 따라서, G에 1A가 흐르면 R에도 1A가 흐릅니다.
그러면 R과 G가 있는 곳에는 1A가 흘러야되겠죠. 그런데 R과 G에 걸리는 전압의 합은 100V입니다.
그러면 V=IR에 따라서 R=100옴이 됩니다. 그런데 G의 저항이 1옴이므로 R의 저항이 99옴이 되야합니다.
헷갈리게 설명하였는데 정리하겠습니다.
1. 100V를 측정하는 전압계를 1옴이면서 1A까지 견디는 검류계와, 저항(분류기)를 섞어서 만들고 싶다.
2. 전압을 재고 싶은 저항(R')에 전압이 100V가 걸리면, <R+G>(전압계)에도 100V가 걸린다.
3. 전압계(R+G)에는 1A이 흘러야한다.(1A이 최대전류이므로)
4. 100V의 전압이걸리는데 1A가 흐르려면 전체 저항이 100옴이어야한다.
5. R과 G는 직렬연결 되어있으므로 전체저항은 두 기기의 저항의 합이다.
6. G의 저항은 1옴이다. 그러므로, 전체저항이 100옴이되려면 R의 저항은 99옴이다.
이렇게 됩니다....
P.S 3번에서 전압계에 1A가 흘러야 된다고 하였습니다. 꼭 그렇지는 않습니다. 0.5A가 흘러서 100V를 잴 수도 있습니다.
다만, 그럴때는 V=IR에서 저항이 200옴이 되어야합니다. 그러면 분류기의 저항은 199옴이 되어야 하겠죠.
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