Fire Electrical Basics

소방전기기초

  • 미동소방학원
  • 김성곤 기술사

PART 3편 소방전기일반

  • 제1장 전기회로
  • 제2장 전기자기학
  • 제3장 전기기기
  • 제4장 자동제어 및 전기계측

Chapter 01 전기회로

제1장 직류회로

  • 미동소방학원

제1장 직류회로

제1절 원자
  1. 물질의 구성
    • 구분
    • 양성자의 질량: 1.672imes10−27extkg1.672 imes 10^{-27} ext{ kg}
    • 중성자:
      • 중성자의 질량: 1.675imes10−27extkg1.675 imes 10^{-27} ext{ kg} (양성자보다 1840배 무거움)
    • 전자의 질량: 9.109imes10−31extkg9.109 imes 10^{-31} ext{ kg}
    • 전자와 양성자의 전기량:
      • 양성자: e=1.602imes10−19extCe = 1.602 imes 10^{-19} ext{ C}
      • 전위에너지: 1eV=1.602imes10−19extJ1eV = 1.602 imes 10^{-19} ext{ J}
제2절 전압과 전류
  1. 옴의 법칙
    • 콘덕턴스: 저항의 역수, 기호는 G, 단위는 모우 [℧]
    • 저항(R): 전류의 흐름을 방해하는 정도, 단위는 옴 (Ω)
    • 전류(I): 전하가 도선을 따라 흐르는 현상, 단위는 암페어 (A)
    • 전압(V): 도체 내 두 점 사이의 전위차, 단위는 볼트 (V)
전류
  • 단위 시간에 흐르는 전하량:
    I=Qtext[A]I = \frac{Q}{t} ext{ [A]}
전압
  • 전압의 공식: V=WQV = \frac{W}{Q}
    • 여기서 VV: 전압, QQ: 전기량, WW: 일
저항의 연결

  1. 직렬접속

    • 전류가 같다: V=I(R1+R2+…+Rn)V = I(R_1 + R_2 + … + R_n)

  2. 병렬접속

    • 전압 같다:
    • 합성저항:
      1RT=1R1+1R2+…+1Rn\frac{1}{R_T} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + … + \frac{1}{R_n}
    • 전 전류:
      I=I1+I2+…+InI = I_1 + I_2 + … + I_n
    • 각 저항에 흐르는 전류:
      Ii=VRiI_i = \frac{V}{R_i}
키르히호프의 법칙
  1. 제1법칙 (전류법칙=전류평형 법칙 KCL)
  2. 제2법칙 (전압법칙=KVL)
    • 흐르는 전류의 에너지가 전압으로 변환됨
휘스톤 브릿지
  • 저항들(P, Q, R)로 구성되며, 전류가 흐르지 않는 지점에서의 저항비와 전압비 관계

제2절 전력과 열량

  1. 전력과 전력량

    • 옴의 법칙으로 전력: P=IV=I2R=V2RP = IV = I^2 R = \frac{V^2}{R}
    • 전력량: W=PtW = Pt

  2. 전기의 열작용 (줄의 법칙)

    • 저항에 전류가 흐르면 소비되는 전력은 모두 열로 변함.
    • 소비된 전력의 열량:
      Q=I2RtQ = I^2 R t
제4절 전기저항

  1. 고유저항

    • 각 물질이 가지고 있는 고유 전기 저항 값

  2. 도전율

    • 고유 저항의 역수 관계
    • σ=1ρσ = \frac{1}{ρ}
저항의 온도계수
  1. 금속의 온도가 변화할 때 저항의 변화를 설명.
    • Rt=R0[1+β(T−T0)]R_t = R_0[1 + \beta(T - T_0)]

제5절 전기의 화학반응과 전지

  1. 전기의 화학반응

    • 전기분해: 전해질 용액에 직류 전류를 흐르게 하여 두 개의 성분으로 나누는 과정
    • 패러데이의 법칙:
    1. 전극에서 석출되는 물질의 질량은 전극을 통과한 전자의 몰수에 비례
    2. 같은 전기량에 의해 석출되는 물질의 질량은 물질의 화학당량에 비례

  2. 전지

    • 화학변화를 이용하여 전기에너지를 공급하는 장치
    • 종류:
    1. 1차전지 (재사용 불가능)
    2. 2차전지 (재사용 가능)
1차전지
  1. 양극: 탄소막대, 음극: 아연원통, 전해액: 염화암모늄
  2. 화학반응식:
    Zn + 2NH_4Cl
    ightarrow ZnCl_2 + H_2 + 2NH_3
2차전지

  1. 연축전지

    • 양극: 이산화납, 음극: 납, 전해액: 묽은 황산

  2. 화학반응식:
    PbO_2 + Pb + 2H_2SO_4
    ightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O

제6절 배율기와 분류기

  1. 배율기
    • 전압 측정 범위를 늘리기 위해 전압계에 직렬로 연결된 저항
    • 공식:
      V=(1+m)V1V = (1 + m) V_1
분류기
  1. 전류 측정 범위를 늘리기 위해 전류계에 병렬로 연결된 저항
    • 공식:
      I=nI0I = n I_0

제7절 전기효과

  1. 열전현상
    • 펠티어 효과
    • 제어벡 효과
    • 톰슨 효과
기타 전기효과
  1. 압전기 효과
    • 압력을 가하면 전력이 발생함
  2. 핀치 효과
    • 전류가 흐르는 도체 주변에서 힘이 생성됨
  3. 홀 효과
    • 도체의 측면에 전위차가 발생함

소방설비기사 (전기분야)

  • 오늘 하루 대단히 수고했습니다
  • 감사합니다. ^^;
  • 미동소방학원
  • 김성곤 기술사