저항의 허용 전력 계산하기(저항의 W 계산)

2018. 5. 18. 16:10

전기공학에서 저항은 전류를 잘 흐르지 못하게 방해하는 역할을 한다.

전기가 흐르다가 저항을 만나면 전기에너지는 일부 열에너지로 바뀌게 된다. 따라서 저항이 뜨거워지기도 하고 저항의 목적대로 전류를 감소시키게 된다.

(참고로, 전기 회로의 저항에서 열이 발생하는 이유는 저항을 통과하는 전자들이 저항 내의 원자들과 충돌하면서 전기적 위치에너지를 잃기 때문이다. )

이 말대로 하면 저항이 클 수록 전류는 줄어들게 되니 저항(R)과 전류(I)는 반비례 관계라고 할 수 있다. 그리고 저항이 클 수록 해당 저항에 걸리는 전압도 커지게 된다. 따라서 저항과 전압은 비례관계라고 볼 수 있다. 이를 수식으로 나타내면

R = V/I 이 된다. 이게 바로 "옴의 법칙"이다.

V = IR , I = V/R , R= V/I

자 그럼 이제 전력이라는 것을 알아야 한다. 전력(W)은 시간의 개념이 들어간다. 쉽게 말하면 '정해진 시간동안 얼만큼의 일을 했는가'를 의미한다.

이는 "전력(와트,W) = 일/시간" 이라고 볼 수 있다. 실제로 1W = 1J/s 이다.

저항에 전류가 흐르면 열이 난다고 했다. 그럼 저항은 '열을 내는 일'을 했다고 볼 수 있다. (쉽게 말하자면....)

사실 이렇게 저항에 열이 나는 것을 줄열이라고 하며 -줄열에서 줄은 에너지의 단위인 [J]을 의미- 이때 발생하는 손실을 "I^2R 손실"이라고 한다.

즉, W[P] = I^2R이라는 공식이 성립한다. ( 옴의 법칙을 적용하면 W[P] = I*I*R = V/R * I * R = VI)

W[P] = VI

이 정도의 지식만으로 저항의 와트 계산이 가능하다.

발광 다이오드 소모 전압/전류는 2.7V/20mA라고 가정한다.

이렇게 회로도가 구성되어 있을 때 저항은 몇 W짜리를 써야 할까?

W[P] =VI 이므로 W[P] = (5-2.7)*0.02 = 2.3 * 0.02 =0.046

즉, 0.046W 이상의 저항을 사용하면 된다. 하지만 정확히 0.046W의 저항은 판매하지 않으므로 이 이상의 W수를 가진 저항을 사용한다.

1/8W , 1/4W, 1/2W가 있다면, 1/8W는 0.125W이므로 충분히 사용이 가능하다 할 수 있겠다.

위의 회로도처럼 흐르는 전류의 양이 크지 않을 경우에는 이런 계산을 간과하기도 하지만 대전류가 흐르는 회로라고 생각하면

저항 사용 시 저항의 허용 전력이 굉장히 중요하다. 허용 전력을 넘어선 전류가 흐르게 되면 저항은 타버리고 말 것이다.

또한 저항에는 허용 오차라는 것이 있는데 이는 알파벳 혹은 저항의 띠 색깔로 표기되어 있다. (F, G, J, K 등...)

개블 한접시