Sympy로 풀어보는 회로이론1 -- 기초 개념
- 회로 해석을 위한 기본적인 방법
1.1. linear circuit model을 가정한다
1.2. 변수를 작성하고 방정식을 작성한다
1.3. 방정식을 푼다
1.4. 물리적 의미를 확인한다 - 단위계 및 유용한 표기법
2.1. SI 단위계
1. 회로 해석을 위한 기본적인 방법
1.1. linear circuit model을 가정한다
모든 회로는 선형적이라고 가정한다. 이후 소개할 superposition principle 등을 위함이다.
1.2. 변수를 작성하고 방정식을 작성한다
양단 전압 또는 망로에 흐르는 전류 등을 설정할 수 있다.
1.3. 방정식을 푼다
KCL, KVL에 의해 모든 linear circuit은 linear equations로 표현된다.
이를 sympy를 이용해 풀도록 한다.
1.4. 물리적 의미를 확인한다
전압 또는 전류의 부호 등을 해석한다.
2. 단위계 및 과학적 표기법
2.1. SI 단위계
| Base quantity | Name | Symbol |
|---|---|---|
| length | meter | m |
| mass | kilogram | kg |
| time | second | s |
| electric current | ampere | A |
| thermodynamic temperature | kelvin | K |
| amount of substance | mole | mol |
| luminous intensity | candela | cd |
2.2. Prefix Convention
큰 수나 작은 수를 효율적으로 표현할 수 있다. 보통 10^3 간격으로 정의한다.
큰 단위 (Large Prefixes)
| Factor | Name | Symbol |
|---|---|---|
| 10^24 | yotta | Y |
| 10^21 | zetta | Z |
| 10^18 | exa | E |
| 10^15 | peta | P |
| 10^12 | tera | T |
| 10^9 | giga | G |
| 10^6 | mega | M |
| 10^3 | kilo | k |
| 10^2 | hecto | h |
| 10^1 | deca | da |
작은 단위 (Small Prefixes)
| Factor | Name | Symbol |
|---|---|---|
| 10^-1 | deci | d |
| 10^-2 | centi | c |
| 10^-3 | milli | m |
| 10^-6 | micro | µ |
| 10^-9 | nano | n |
| 10^-12 | pico | p |
| 10^-15 | femto | f |
| 10^-18 | atto | a |
| 10^-21 | zepto | z |
| 10^-24 | yocto | y |
3. 전기 회로
기초적인 전기 회로의 정의들을 소개한다.
3.1. 전기 회로의 정의
전기 소자들이 결합된 상태 (interconnection)를 회로라 한다.
- 소자를 도선으로 연결(wiring)
- 다른 소자와의 연결은 소자의 결합 단자(terminal)를 통해서 이루어진다.
- 소자들이 서로 연결된 점을 노드(node)라 한다.
노드를 통해 소자들이 전하(charge)를 주고 받으며, 이를 통해
에너지의 공급과 소모가 발생한다.
- 노드에 연결된 단자들의 전위(potential)는 모두 같다.
- 회로 내의 어떤 소자는 외부로 어떤 일(work)을 하므로
에너지(energy)를 흡수한다.
중요한 가정: 도선(wiring line)에서는 에너지의 소모나 공급이 없다.
4. 전류, 전압, 전력
4.1. 전류
크기와 방향을 가지며, 단위 A, 기호 i 또는 I 사용.
2단자 소자에서 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다.
$$ I = \frac{dq}{dt} $$