#5-1. 단락(Short)과 개방(Open) - 끊을까? 이을까?

 

물이 흐르는 수로를 생각해보자.
 
서로 다른 물줄기를 수로로 이어버린다면?
물줄기가 하나가 되어 흐른다.
 
반대로 물이 잘 흐르고 있는 수로를 막아버린다면?
원래 흐르던 방향으로 물이 흐르지 않을 것이다.
대신 다른 곳으로 더 많이 흘러갈 것이다.
 
이제 물을 전하 또는 전류라고 생각해봐자.
 
서로 다른 두 노드를 이어버린다면 마디 해석법에서 말할 것과 같이 특정 노드에는 하나의 전압이 할당되므로, 기존 두 노드 사이에 있던 소자들로는 전류가 흐르지 않을 것이다. (참고 링크 ↓ )

#5. 회로도 번역하기 : 마디 해석법과 메쉬 해석법

 
또는 전류가 잘 흐르는 브랜치를 잘라버린다면, 원래 흘러가던 곳이 아닌 다른 방향으로 흐르는 것을 택할 것이다.
KCL에 의거한다면 해당 노드에서의 출입 전류의 양은 0이기 때문이다. (참고 링크↓)

#3. 키르히호프의 전압/전류 법칙 - 'N빵' (+ Path와 Loop)

 
여기까지 이해했다면 당신은 단락과 개방을 모두 이해한 것이다.

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단락 (Short)

서로 다른 두 노드를 잇는 것.

 
'엥? 멀쩡한 노드를 왜 이어버리는거지?'
다~ 쓸모가 있어서이다.
아마 다음 포스팅이 테브난과 노턴 회로에 관련된 내용일텐데 이때 써먹는다고 일단은 생각해두고,
 
단락에 대해 조금 더 살펴보자.

단락 예시

 
위 그림의 좌측 회로에서 노드 A와 B를 단락시킨다면, 우측 그림과 같이 된다.
추가된 파란색 선이 두 노드를 이어 단락시킨 것이다. 이렇게 되면 전류의 흐름은 어떻게 될까?
전압원을 통해 R1을 지나서 온 전류는 '모두' 파란색 선을 통해 흐르고, R2에는 단 하나의 전류도 흐르지 않을 것이다.
잘 이해가 가지 않는다면 여러가지 관점으로 생각할 수 있다.
아래 표현하는 관점들을 전부 숙지해놔라. 회로 해석에 있어 아주 유용한 꿀팁들이다.
 

① A와 B는 같은 노드이므로 전압이 같다.

이때 R2의 위 아래에서 전압차가 발생하지 않으므로 전류가 흐르지 않는다는 관점.
 
높이로 비유하자면 전압 차이가 곧 경사면의 기울기가 된다라고 생각할 수 있다.
저항 양단의 높은 전압 차이는 기울기가 가파른 경사면에서 전하가 떨어져 많은 전류가 발생되겠지만
전압차이가 0 V인 현 상태에선 평지 위에 전하가 놓여져있어 중력의 영향을 받지 않아 아무 움직임이 없으므로 전류가 흐르지 않는다.
 

② 전류는 저항하지 않는 쪽을 좋아한다.

단락이란 행위 자체를 0 Ω 저항을 추가 연결하는 것으로 볼 수 있다.

단락 예시 2

R1 저항을 통해 들어온 전류가 R2와 0 Ω 저항을 통해 흘러나갈 때, 과연 어느쪽으로 전류가 움직일까?
회로이론 강의의 첫 포스팅에서도 말했듯 저항은 전류에 저항하는 친구이다.

#1. 회로이론 3분 만에 입문하기 - 기본 개념 정리

 
한 노드에서 같은 방향으로 전류가 빠져나간다고 할 때, 저항이 덜한 쪽으로 전류가 흐르는 것은 자명한 일이다.
더군다나 상대가 저항하지 않는 0 Ω이라니.
R2는 무의미한 저항일 뿐이다. < 공대생식 유머
 

개방 (Open)

브랜치를 잘라버리는 것

 
'엥? 아까는 이어버리는걸 가르쳐주더니 이번엔 멀쩡한 회로를 왜 잘라?'
똑같은 말 반복하게 하지마라. 나중에 쓸모가 있을테니 일단 개념을 확실히 익혀둬라.
 
전류의 통로인 브랜치를 잘라버린다면 당연히 전류가 흐르지 않는다.

개방 예시 1

 
위 그림의 왼쪽 회로에 R1과 R2 사이를 개방한다면 우측의 회로와 같이 된다.
왼쪽 회로는 전압원의 공급 전압이 0 V가 아닌 이상 어떤 전류가 흐르긴 흐를 것이다.
다만 오른쪽 회로의 경우 그 어떤 소자에도 전류가 흐르지 않을 것이다.
잘 이해가 가지 않는다면 KCL을 적용해보면 된다.
내부가 하얀 원으로 표시된 개방된 노드에서는 전류가 흐르지 않을 것이므로 R1이나 R2를 통해 흐르는 전류가 없다.
전압원도 전압만 할당할 뿐 전류를 공급하지 않게 되는 것이다.

개방 예시 2

 
개방의 경우 단락과는 반대로 무한대의 저항값을 갖는 저항을 추가한다는 관점으로 바라봐도 좋다.
그 어떤 전류에도 거세게 저항하여 전류의 흐름을 막는 벽이 존재한다고 생각하면 이해가 쉬울 것이다.

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간단한 개념 설명인데도 여러분의 공감을 얻어 이해를 받을 목적으로 글을 쓰니 장황해졌다.
비록 사용 예시를 들지 못한 채 개념적 설명만 있었지만 의심하지 마라.
작은 이해가 모여 오해를 방지할 것이다.
 
더불어 앞으로 개방과 단락은 각각 쇼트/오픈으로 표현할 수도 있다.
쇼트와 오픈이라는 단어가 내 기준 훨씬 익숙한지라 알아서 잘 이해해주길 부탁한다 ♥

 

 

 

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