전압 분배 회로: 직렬 저항 분석 & 포텐쇼미터 마스터하기

단순 직렬 회로가 저항기들에 어떻게 전압을 분배하는지 탐구하고, 전압 분배 공식을 사용하여 이 강하들을 예측하는 법을 배웁니다.

직렬 회로 분석

다음 예제를 고려하세요:

R₁ = 4kΩ, R₂ = 8kΩ 저항기로 총 저항은 단순히 합입니다:

총 회로 저항 결정

옴의 법칙(I = E/R)을 사용하여 전체 루프 전류는

옴의 법칙으로 전류 계산

소스 전압 10V에서 루프 전류는 2mA입니다. 각 저항기 양단 전압 강하는 V = IR을 따릅니다:

R₂ 양단 강하가 R₁의 두 배임을 알 수 있습니다. 이는 저항 비율을 반영합니다.

전압 강하 비율 풀이

공급 전압을 바꿔도 비례 강하는 변하지 않습니다:

배터리 전압이 45V에서 180V로 뛰어도 각 저항기가 받는 총 전압의 비율은 일정합니다.

전압 분배 공식

핵심 통찰은 다음과 같습니다:

이 간결한 관계로 전류를 명시적으로 계산하지 않고도 어떤 저항기의 강하를 빠르게 예측할 수 있습니다.

전압 분배 공식 사용 예

전압 분배 부품들

전압 분배기는 미터링 회로에서 필수적이며, 공급 전압의 정확한 분율이 필요합니다.

포텐쇼미터로서 가변 분배기

포텐쇼미터는 슬라이딩 접점(와이퍼)이 있는 3단자 저항기입니다. 와이퍼를 움직이면 외부 단자 사이의 유효 저항이 변하여 가변 전압 탭을 가능하게 합니다.

회전형 vs 선형 포텐쇼미터

선형 포텐쇼미터

선형 유닛은 레버나 미세 조정 턴스크류로 작동될 수 있으며, 정밀 트리밍용으로 '트림팟(trimpots)'이라 불리기도 합니다.

회전형 포텐쇼미터

회로에서 포텐쇼미터 조정

고정된 전압이 외부 단자들에 인가되면, 와이퍼는 그 전압의 비례 분율을 탭합니다. 분율은 공급 크기가 아닌 와이퍼 위치에만 의존합니다.

포텐쇼미터 실용적 사용

포텐쇼미터는 높은 공급에서 낮은 전압을 도출하는 데 매우 유용합니다. 예를 들어 12V 배터리에 포텐쇼미터를 짝지어 마이크로컨트롤러용 5V를 생성할 수 있습니다.

일반적인 포텐쇼미터 유형

취미와 교육 프로젝트에 쓰이는 전형적인 소형 유닛들:

특수 변형들:

핵심 정리

• 직렬 회로는 저항에 비례하여 공급 전압을 분배합니다: E_n = E_total (R_n / R_total)
• 포텐쇼미터는 3단자 가변 저항 요소로 조정 가능한 전압 분배기로 널리 쓰입니다.

관련 워크시트

• 전압 분배 회로 워크시트