분류기·배율기 계산기

넓히려는 양을 계기로 안 가게 우회시켜야 하기 때문입니다. 전류를 크게 재려면 대부분의 전류가 계기를 지나지 않고 옆으로 흘러야 하므로 분류기를 병렬로 달고, 전압을 크게 재려면 계기가 전압의 일부만 나눠 가져야 하므로 배율기를 직렬로 답니다. 헷갈릴 때는 "전류는 옆으로 빼고 전압은 나눠 먹는다"로 기억하면 외울 것이 없습니다.

Rs = Ra ÷ (m − 1)입니다. Ra는 전류계 내부저항, m은 배율(넓히려는 전류 ÷ 계기 최대눈금)입니다. 병렬이라 계기와 분류기 양단에 같은 전압이 걸린다는 조건, 곧 Ia × Ra = (I − Ia) × Rs에서 바로 나옵니다. 내부저항 0.1Ω짜리 50mA 전류계로 5A를 재려면 배율이 100이므로 Rs = 0.1 ÷ 99 = 약 1.01mΩ입니다.

Rm = Rv × (m − 1)입니다. Rv는 전압계 내부저항, m은 배율(넓히려는 전압 ÷ 계기 최대눈금)입니다. 직렬이라 같은 전류가 흐른다는 조건에서 나오며, 전체 저항이 m × Rv가 됩니다. 내부저항 20kΩ짜리 10V 전압계로 300V를 재려면 배율이 30이므로 Rm = 20k × 29 = 580kΩ입니다.

계기 자신이 이미 1배만큼을 맡고 있기 때문입니다. 넓히려는 100배 중 계기가 1배를 처리하므로 나머지 99배를 추가 저항이 감당하게 만드는 것입니다. m을 그대로 쓰면 분류기는 조금 크게, 배율기는 조금 작게 나와 눈금이 어긋납니다. 배율을 넓히지 않는 경우(m = 1)를 넣어 보면 분류기는 무한대, 곧 달지 않는 것이 되고 배율기는 0Ω, 곧 그냥 선이 되어 식이 맞는 것을 확인할 수 있습니다.

그대로 쓰기 어렵습니다. 큰 전류를 재려 할수록 분류기가 밀리옴 단위로 내려가는데, 이쯤 되면 납땜 자국이나 나사를 조인 접점의 저항이 저항값과 맞먹어 측정이 통째로 틀어집니다. 그래서 실물 션트는 전류를 흘리는 단자와 전압을 읽는 단자를 따로 둔 4단자(켈빈) 구조로 만듭니다. 저항선을 잘라 직접 만들 생각이라면 이 점을 감안해야 합니다.

내부저항을 최대눈금 전압으로 나눈 값으로, 그 계기가 회로에서 전류를 얼마나 덜 훔쳐 가는지를 나타냅니다. 클수록 측정 대상 회로에 덜 끼어들어 오차가 작습니다. 아날로그 테스터에 적힌 20kΩ/V가 이 값이며, 최대눈금 전류의 역수와 같아 50µA짜리 가동코일을 쓴다는 뜻입니다. 저항이 큰 회로의 전압을 잴 때 감도가 낮은 계기를 쓰면 값이 실제보다 낮게 읽힙니다.

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