로우임피던스에서 하이임피던스로 전송할때의 전하의 세기?

Question

옴의 법칙에서는 합성저항에 각각 같은 전류가 흐른다고 설명합니다

이로 인하여 nV 의 전압으로 전송된 오디오신호가 aA 에서 bA (a<b) 로 이동할 때, 전류가 같음으로 인해 결론적으로 n'V(n<n') 으로 최종 전압이 전송된다는 가설을 세웠습니다

그러나, 전자 자체는 입자이므로, 저항에 따라 전하의 이동속도가 달라짐을 알 수 있습니다

이로 인하여 위의 가설에 오류가 있다는 생각이 들었고, 제가 모르는 무언가가 있다고 생각이 들어 질문하게 되었습니다

실실적으로 직렬연결된 각 저항을 지나는 단위시간당 전류는 같은지와 그렇지 않다면, 전류가 같다고 이야기한 것은 어떤 관점에서 이루어진 설명인지, 그리고 실실적으로는 어떻게 작동하는지 설명해주세요

Answer 1

안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.

직렬 회로에서의 전류

직렬 회로에서는 각각의 저항을 지나는 전류의 양이 모두 동일합니다. 이는 전기 회로의 기본 원리 중 하나로, 직렬 회로에서는 전자가 한 경로를 따라 움직이기 때문에, 전자의 흐름(즉, 전류)이 모든 점에서 같아야 합니다.

직렬 회로의 전압 분배

전압은 직렬 회로의 각 저항에 따라 다르게 분배됩니다. 각 저항에 걸리는 전압은 해당 저항과 전류의 곱으로 계산됩니다. 즉, 한 저항에서 더 많은 전압이 떨어진다면, 이는 그 저항이 더 높다는 것을 의미합니다.

전하의 이동 속도와 저항

전하의 이동 속도(드리프트 속도)는 실제로 저항에 영향을 받지 않습니다. 전자의 평균 드리프트 속도는 전기장의 강도와 전도체의 종류에 의해 결정됩니다. 저항이 높은 재료에서는 전자의 이동이 더 어려워지지만, 이것이 전류의 양을 바꾸는 것은 아닙니다. 전류는 전체 전자의 흐름을 나타내는 것으로, 개별 전자의 속도와는 다릅니다.

가설의 오류

귀하의 가설에서, aA에서 bA로 이동할 때 전류가 같다고 가정하고, 결과적으로 n'V (n<n')로 최종 전압이 전송된다고 말씀하셨습니다. 여기서 중요한 것은, 전류가 같다면 전압은 저항에 따라 달라집니다. 즉, 더 높은 저항을 가진 부분에서는 더 높은 전압 강하가 발생합니다. 전류가 더 많아진다고 해서 전압이 자동으로 높아지지는 않습니다. 전압은 전체 회로에 걸린 전원의 전압과 회로의 총 저항에 의해 결정됩니다.

결론

따라서, 직렬 회로에서는 전류가 일정하며, 전압은 각 저항에 따라 다르게 분배됩니다. 전하의 이동 속도는 저항에 의해 변하지 않으며, 전류가 같다는 설명은 회로에서 전자가 한 경로를 따라 흐른다는 관점에서 나온 것입니다. 실제로는 전자의 평균 드리프트 속도가 아닌, 전체적인 전자의 흐름(전류)이 각 점에서 동일합니다.