공학 과학기술 계산/전기 계산41 로렌츠의 힘 (Lorentz Force) 계산 전기장과 자기장을 통과하는 대전된 입자에 가해지는 힘을 로렌츠 힘의 법칙 (Lorentz force law) 이라고 한다.아래 식에서 로렌츠 힘은 전하 q 가 있고 속도 v 로 움직이는 입자에 자기장 B 와 전기장 E 가 결합해 작용하는 힘이다. (식 1) F = q (E + v×B) 여기서,F = 로렌츠 힘 (N), 입자에 전기장이 나타내는 힘 (qE)과 입자에 자기장이 나타내는 힘 (qvXB)의 합이다. q = 입자의 총 전하량 (C)E = 전기장 (V/m 또는 N/C)v = 대전 입자의 속도 (m/s)B = 자기장 (T)이다. 1 J 은 1 N 의 힘으로 물체를 1 m 이동시킬 때 이용하는 일 (에너지) 이다.1 V = 1 J / C = 1 Nm / C 이므로, 양 변을 m로 나누면 1 V/m = .. 2024. 7. 13. 패러데이의 법칙 (Faraday’s Law) 계산 패러데이의 전자기 유도 (electromagnetic induction) 법칙은 도체와 외부에서 적용된 자기장 사이에 상대 운동이 있을 때 도체에 전압이 유도되는 현상을 나타낸다.이 때 자기장과 전류 사이의 상호작용을 전자기력, electromotive force (EMF)이라고 한다. 패러데이의 전자기 유도 제1법칙에 따르면, 코일에 연결되는 자속이 변하면 코일에 전자기파가 유도된다.패러데이의 전자기 유도 제2법칙에 의하면, 코일에서 유도되는 EMF의 크기는 코일에 연결되는 자속의 변화율에 정비례한다. (식 1) ε = – N dΦ /dt 여기서,ε = 유도 기전력, Induced EMF (V)N = 코일의 회전 수dΦ/dt = 시간에 따른 자속 (magnetic flux)의 순간 변화 (Wb/s)이다.. 2024. 7. 12. 쿨롱의 법칙 (Coulomb's Law) 계산 두 개의 전기적으로 대전된 입자 사이의 상호작용인 정전기력은 두 입자의 전기적 전하에 비례하고 입자 사이의 거리 제곱에 반비례한다. 두 전하가 합쳐지면, 반대 전하일 경우 인력을 받고, 같은 전하일 경우 반발력을 받는다.쿨롱의 법칙은 아래 식으로 나타낸다. (식 1) Fe = ke q1q2 / r 2 여기서,Fe = 정전기력 (N)ke = 쿨롱 상수, 8.988 ×10 9 (Nm 2/C 2)q1 = 첫 번째 물체의 전하 (C)q2 = 두 번째 물체의 전하 (C)r = 물체 간 거리 (m) 이다. 1 쿨롱 (Coulomb, 기호 C)은 6.25 x 10 18 전자 의 전하와 같다. 1 쿨롱은 전류 1 암페어가 1 초 동안 흘렀을 때 이동한 전하의 양이다. (1 C = 1 A x 1 s) 결과값 선택 : .. 2024. 7. 11. 줄의 법칙 및 줄 가열 (Joule’s Law & Joule heating) 계산 줄 가열 (Joule heating)은 전류가 도체를 통과할 때 발생하는 열이 생성되는 현상을 말한다. 전류가 흐르는 케이블에서 생성되는 열은 아래 식으로 계산하며, 줄의 1법칙이라 한다.즉, 줄의 법칙 (Joule's law)은 전기 저항 (R)을 갖는 도체를 흐르는 전류 (I)가 주어진 시간 (t) 동안에 생성하는 열 (Q) 의 관계를 나타낸다. (식 1) Q = P x t = I x V x t = I² x R x t 여기서,Q : 생성된 열 (J)P = I x V = I² x R : 전력 (W), V = I x R I : 전류 (A)R : 저항 (Ohm)t : 시간 (s) 이다. 전류, I (A) : 저항, R (Ohm) : 시간, t (sec) : 지우기 .. 2024. 7. 7. 전류 분배 (Current Divider) 계산 전류를 여러 경로로 나누는 모든 회로는 전류 분배기 회로이다. 전류 분배기 회로는 병렬 회로 라고도 한다.병렬 회로에서 전압은 동일하지만 전류는 다르며, 전류는 항상 최소 저항 및 임피던스 경로를 선택하여 흐른다. 전류 분배 규칙을 사용하는 DC 회로에서는 각 저항을 통과하는 전류 값 (I1 및 I2) 을 직접 계산할 수 있다. 위 그림의 회로에서 소스에 의해 공급되는 주 전류는 I 이다. 그리고 이는 두 개의 저항 R1 과 R2 로 나뉜다.저항 R1 을 통과하는 전류 는 I1 이고, 저항 R2 를 통과하는 전류는 I2 이다. 또한 병렬 회로에서 1/Req = 1/R1 +1/R2 이므로, 등가 저항 Req = R1R2/(R1+R2) 이다.옴의 법칙에 따라, V = I * Req = I * R1R2/(R.. 2024. 6. 27. VSWR 을 반사손실 (VSWR to Return Loss) 로 변환 계산 반사손실 (RL, Return Loss)및 VSWR은 아래 공식을 통해 서로 변환할 수 있다. (식 1) RL (dB) = -20 log10 [ (VSWR-1) / (VSWR+1) ](식 2) VSWR = (1+Γ) / (1-Γ) = (1+ 10-RL/20) / (1- 10-RL/20) 여기서,반사계수, Γ = (VSWR-1) / (VSWR+1) 반사손실, RL (dB) = -20 log10 Γ이다. 반사전력 (Power Reflected) 은 입사전력에 대한 백분율로 표시되는 반사신호의 전력이다.반사전력 값의 범위는 완벽한 임피던스 일치를 위한 0 % 부터 전체 반사를 위한 100 % 까지이다. 변환 방법 : VSWR to Return Loss Return Loss to VSWR VSWR :.. 2024. 5. 19. 정재파비 (Voltage Standing Wave Ratio, VSWR) 와 반사손실 (Return loss) 계산 무선 주파수(RF) 전기 전송 라인의 임피던스 불일치로 인해 전력 손실과 에너지 반사가 발생한다. VSWR(전압 정재파비)은 전송선 결함을 측정하는 방법이다. VSWR 은 전송선 구조의 길이에 따른 정상파 패턴의 최대 전압과 최소 전압의 비율로 정의한다. 1부터 무한대까지 다양하며 항상 양수이다.VSWR 수치가 높을수록 전송선 효율과 반사 에너지가 저하된다. 반사계수 (Reflection Coefficient, 이 문서 참조) 로부터 VSWR 값을 얻을 수 있으며, 식은 아래와 같다. (식 1) VSWR = (1+Γ) / (1-Γ)(식 2) Γ = (VSWR-1) / (VSWR+1) 반사손실 (RL, Return Loss)은 Reflective Loss 라고도 하며, 반사된 신호의 정도를 나타내는 파라미.. 2024. 5. 19. 반사계수 (Reflection Coefficient) 계산 RF(무선 주파수) 설계에서 반사계수 (Reflection Coefficient)는 두 전송선 또는 구성 요소 사이의 인터페이스에서 전자기파의 동작을 설명하는 데 사용되는 핵심 매개변수이다. 반사계수는 입사파의 진폭에 대한 반사파의 진폭의 비율로 표현되며, 기호는 Γ 이며 복소수이다. 반사계수는 위치의 함수이고 부하에서의 반사계수는 부하 임피던스와 전송선 특성 임피던스에 따라 달라진다. 부하 임피던스가 파동의 특성 임피던스와 같을 때 전송선에 반사가 발생하지 않는다. 아래 식과 같이 특성 임피던스, Characteristic Impedance Zo (Ohm) 및 부하 임피던스, Load Impedance ZL (Ohm)의 값을 입력하여 반사계수 (Γ)를 계산한다. (식 1) Γ = V- / V+ = (Z.. 2024. 5. 19. 직렬 커패시터 (Series Capacitor) 계산 직렬 커패시터는 전송선의 인덕턴스를 보상하는 데 사용된다. 직렬 커패시터는 전송 용량과 라인의 안정성을 증가시키며, 병렬 라인 간에 부하를 공유하는 데에도 사용된다. 직렬로 연결된 두 개 이상의 커패시터는 항상 플레이트 전체에 걸쳐 동일한 양의 쿨롱 전하 (Q)를 갖는다. 전하(Q)가 동일하고 일정하기 때문에 커패시터 양단의 전압 강하는 V = Q / C로서 커패시터 값에 의해서만 결정된다. 또한, 직렬로 연결된 커패시터의 전압 V 는 각 커패시터에 대한 전압의 합이다. (1) V = V1 + V2 + V3 …… V = Q / C 이므로, (1)은 아래와 같다. (2) Q / C total = Q / C1 + Q / C2 + Q / C3 … (2)의 양변을 Q 로 나누면 직렬 회로의 총 커패시턴스는 아래.. 2024. 4. 13. 병렬 커패시터 (Parallel Capacitor) 계산 커패시터는 전기 에너지를 전하의 형태로 저장하는 데 사용되는 장치이다. 여러 커패시터를 병렬로 연결하면, 총 커패시턴스(총 정전용량)가 연결된 모든 개별 커패시턴스의 합이므로 회로는 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 이 때, 병렬로 연결된 모든 커패시터에 연결된 전압 (V)은 동일하다. 전체 전하 Q는 모든 커패시터의 전하의 합이므로 아래와 같다. (1) Q total = Q1 + Q2 + Q3 … V = V1 = V2 = V3 = … 이고 Q = V × C 이므로, (1)은 아래와 같다. (2) V × C = V × C1 + V × C2 + V × C3 … (2)의 양변을 V 로 나누면 병렬 회로의 총 커패시턴스는 아래 식과 같다. (식 1) C total = C1 + C2 + C3 ..... C =.. 2024. 4. 13. 커패시턴스를 전하로 (Capacitance to Charge) 변환 계산 커패시턴스 (정전용량)는 전하를 저장하는 능력을 나타낸다. 커패시턴스의 단위는 패럿 (F)이며, 볼트당 1 쿨롱 (1 F = 1 C/V)으로 정의된다. 1 쿨롱 (coulomb, C)은 1 암페어초 (As)와 같다. 1 C는 6.24 X 10 18 개의 전자가 가진 전하량이며, 1개의 전자가 가진 전하량은 1.6 X 10 -19 C 이다. 아래 식과 같이, 정전 용량 (C)은 전하 (Q)를 전압 (V)으로 나눈 값과 같다. (식 1) Q = C x V (식 2) C = Q / V (식 3) V = Q / C Q (C) = 전하, Charge C (F) = 정전용량, Capacitance V (V) = 전압, Voltage HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 예를 들면, 220 V에서 정전용량이 10 .. 2024. 4. 13. 커패시터의 에너지와 시간상수 (Capacitor - Time and Energy) 계산 전자 장치 및 전기 회로의 경우 에너지는 일반적으로 배터리나 커패시터 (Capacitor)에 저장된다. 커패시터는 진공 또는 유전체에 의해 전기적으로 분리된 두 개의 평행한 금속(전도성) 판으로 구성되어 있다. 커패시터에 전하를 저장하는 능력을 커패시턴스 (Capacitance)로 나타내며, 단위는 패럿 (F) 또는 마이크로패럿 (μF)을 사용한다. 아래의 계산기는 정전용량 (Capacitance) 값과 그에 따른 전압을 고려하여 커패시터에 저장된 에너지 값을 계산하며, 저항값을 입력하여 시간상수 (Time Constant)를 계산한다. 시간 상수는 회로에 전압 변화가 인가된 후 커패시터의 전압이 최종 값의 약 63.2%에 도달하는 데 필요한 시간 측정값이다. (식 1) Q = C * V (식 2) W .. 2024. 4. 12. 이전 1 2 3 4 다음
