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전기란 무엇일까?

우리가 일상생활에서 자주 사용하는 TV, 냉장고, 세탁기와 같은 가전제품을 사용할 수 있는 것은 바로 전기가 있기 때문이다. 전기는 또 공장의 각종 기계, 길거리의 수많은 가로등에도 공급되어 편리한 생활과 떼려야 뗄 수 없는 중요한 역할을 한다.
이 책은 전기의 기본적인 개념에서부터 출발하여 3상 220V 60Hz 전원에 이르기까지 전기의 원리와 전기회로의 결선 방법 등 다양한 응용을 다루었다. 이 책은 고등학교를 마친 후 전기와 회로이론을 다루고자 하는 일반 독자분들에 맞추어 구성되었다. 1주일에 2시간 또는 3시간씩 16주~20주 정도의 분량에 맞게 편성되었으므로 이 책의 범위를 벗어난 다양한 응용 제어는 좀 더 세부적인 전문 서적을 참고하기 바란다.

이 책의 구성은 아래와 같다.

01. 제1장과 제2장에서는 물질을 구성하는 기본입자인 원자의 구조, 원자의 궤도에 위치하는 전자들, 원자가전자, 자유전자 등으로부터 전압과 전류의 관계 이해를 통해 전기 흐름의 기본적인 개념을 다루었다.
02. 제3장에서는 키르히호프의 전류법칙과 전압법칙을 소개하면서 전류분배와 전압분배의 개념을 다루었다.
03. 제4장에서는 저항, 콘덴서, 인덕터 등 수동소자의 직렬연결, 병렬연결, Y연결, △연결방법과 상호변환을 다루었다.
04. 제5장에서는 복잡한 전기회로를 해석하는 여러 가지 방법들에 대해 다루었다.
05. 제6장에서는 전기와 자기의 상호관계를 다루었다. 전기와 자기는 서로 분리될 수 없는 이유와 전기와 자기의 상호관계성으로부터 직류전동기의 원리를 다루었다.
06. 교류전기를 다루는 데 있어서 필수불가결한 소자 콘덴서와 인덕터를 이해하고 또한 교류해석을 이해하기 위해서는 복소수의 개념과 페이저의 개념을 절대적으로 이해하고 있어야만 한다. 그래서 제7장에서는 복소수와 페이저의 개념을 이해하고 사칙연산을 하는 방법들을 다루었다.
07. 제8장과 제9장에서는 3개의 주요 수동소자 저항, 콘덴서, 인덕터 가운데 콘덴서와 인덕터를 다루었다. 저항은 직류나 교류에 있어서 전압과 전류의 위상차가 발생하지 않는다. 따라서 특별히 다룰 필요가 없다. 그러나 콘덴서와 인덕터는 전압과 전류 사이에 위상 차이가 발생한다. 따라서 제7장에서 배운 페이저의 개념으로 해석하고 다루어야만 한다.
08. 제10장에서는 저항과 인덕터 그리고 콘덴서가 서로 연결된 RLC 회로의 교류해석에 대해 다루었다.
09. 제11장에서는 코어에 1차 코일과 2차 코일을 감고 1차 코일에 교류전압을 인가하면 2차 코일에 교류전압이 유기되는 변압기의 원리와 이해를 다루었다. 변압기를 이용하여 교류전압을 높이거나 낮출 수 있다.
10. 제12장에서는 발전기에서 발전되는 3상 전원과 이를 이용하는 3상 교류모터와 같은 부하의 연결 방법에 대해 아주 자세히 다루었다. 발전기에서 발전되는 3상 전원은 일반적으로 Y결선과 △결선을 사용한다. 이러한 Y결선과 △결선의 전원을 Y결선과 △결선의 평형부하에 연결하고 해석하는 방법들을 자세히 다루었다.

CHAPTER 01. 물질과 원자
01. 원자
02. 전자궤도
2.1 가전자
2.2 금속결합과 자유전자
03. 에너지 대역과 전기 물질

CHAPTER 02. 전기와 전기신호
01. 전기
1.1 정전기
1.2 전류와 전류 작용
1.3 전압
1.4 물의 흐름과 전기회로의 비유
1.5 옴의 법칙
02. 전기신호
03. 전원
3.1 독립전원
3.2 종속전원

CHAPTER 03. 키르히호프의 법칙
01. 전류법칙
02. 전압법칙
03. 전류분배법칙
04. 전압분배법칙

CHAPTER 04. 소자의 연결 방법
01. 직렬연결
1.1 저항의 직렬연결
1.2 전압원의 직렬연결
02. 병렬연결
2.1 저항의 병렬연결
2.2 전류원의 병렬연결
03. 연결 변환(Y ↔ ▽)
3.1 ▽→Y 변환
3.2 Y→▽ 변환

CHAPTER 05. 전기회로의 해석
01. 중첩의 원리
02. 테브난의 정리
03. 노튼의 정리
04. 밀만의 정리
05. 행렬
06. 가지전류법
07. 망전류법
08. 절점전압법

CHAPTER 06. 전기와 자기
01. 전기장과 자기장
1.1 전기장
1.2 자기장
02. 전기와 자기의 상호관계
2.1 앙페르의 오른손법칙
2.2 자계의 세기
2.3 플레밍의 왼손법칙과 오른손법칙
2.4 패러데이의 법칙
2.5 렌츠의 법칙

CHAPTER 07. 복소수와 페이저
01. 복소수
1.1 복소평면
1.2 직교좌표와 극좌표
02. 정현파와 페이저
2.1 라디안
2.2 정현파
2.3 페이저
2.4 페이저도

CHAPTER 08. 커패시터
01. 커패시터의 특성과 종류
1.1 특성
1.2 종류
02. 커패시터의 연결
2.1 직렬연결
2.2 병렬연결
03. 회로해석
3.1 전압과 전류의 위상 관계
3.2 용량 리액턴스
3.3 전력
3.4 교류회로 해석

CHAPTER 09. 인덕터
01. 인덕터의 특성
1.1 유도용량
1.2 권선 저항성과 정전용량
1.3 전압의 유도
1.4 전기에너지
02. 인덕터의 연결
2.1 직렬연결
2.2 병렬연결
03. 회로해석
3.1 전압과 전류의 위상 관계
3.2 유도 리액턴스
3.3 전력
3.4 교류회로 해석
3.5 응용

CHAPTER 10. RLC 회로
01. RLC 직렬회로
02. RLC 병렬회로
03. RLC 직·병렬회로
04. 병렬공진
4.1 이상적인 병렬공진
4.2 실제적인 병렬공진

CHAPTER 11. 변압기
01. 상호 인덕턴스
02. 변압기의 특성
03. 변압기의 구조
04. 변압기의 전력
05. 반사부하
06. 변압기의 응용
6.1 정합변압기
6.2 절연변압기
07. 실제 변압기
7.1 권선 저항과 권선 용량
7.2 코어 손실과 누설 자속
7.3 변압기의 정격과 효율
08. 변압기의 종류
8.1 건식변압기
8.2 유입변압기
8.3 몰드변압기
8.4 단권변압기
8.5 복권변압기
09. 변압기의 고장 진단

CHAPTER 12.
01. 교류발전기
1.1 단상 교류
1.2 유효값
1.3 3상 교류
02. 3상 전원의 결선방식
2.1 Y결선 전원
2.2 △결선 전원
2.3 부하
2.4 Y-Y 시스템
2.5 Y-△ 시스템
2.6 △-Y 시스템
2.7 △-△ 시스템
03. 3상 전력과 이점
3.1 3상 전력
3.2 3상의 이점
3.3 전력 측정