#2. Passive Sign Convention(수동부호규약)

#0. Passive Sign Convetion

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회로이론에 본격적으로 들어가기에 앞서, 전류와 전압에 대한 정의를 내렸다. 그렇다면 다음으로는, 회로안에서 전류와 전압의 방향성을 결정해야하는데, 여기에는 한가지 기준을 잡았다. 이것이 Passive Sign Convention이다. Passive Sign Convetion의 정의를 보자.

Whenever the reference direction for the current in an element is in the direction of the reference voltage drop across the element, use a positive sign in any expression that relates the voltage to the current. Otherwise, use a negative sign.

한글로 해석한다면, 소자(element)에 들어가는 전류의 방향이 전압강하의 방향일 때, 양의 부호를 써서 전압과 전류를 표기하고, 그 반대의 경우엔 음의 부호를 사용한다. 즉, 아래 그림에서 보자면 소자(네모박스)에 전류가 흐르게 되는데 1번을 +로 잡고, 2번을 -로 잡은 경우이다. 이 경우에 전류가 1번인 +를 통해서 들어가게 되면, 소자를 통해서 2번인- 로 나오며 전압 강하가 발생한다. 이 상황에서 전류와 전압에 관한 식들을 모두 +로 사용한다는 것이다.

소자에 흐르는 reference 기준전류

반대로 만약 1번을 +로, 2번을 -로 잡은 상태에서 전류가 2번을 통해서 1번으로 흐르게 된다면, 우리는 식을 구성할 때, -를사용하여 구성하게 된다.

위 규칙의 중요한 점은, 전류의 방향, 전압의 +,- 모두 사용자가 임의로 정할 수 있다는 것이다. 물론 대부분의 경우 전원에 +,-가 정해져 있는 경우가 많기 때문에 직관적으로 소자의 어느부분이 +이고 -인지 바로 알 수 있지만, 그에 상관없이 사용자가 원하는 대로 설정한 뒤에 규칙만 제대로 적용했다면, 문제풀이나 회로해석에 문제가 없다는 것이다. 아래 표를 보면 더 명확하게 알 수 있다.

Positive  경우를 보면, 1번에서 2번으로 전압강하가 이루어질 때, 전압에 대한 식이 양수. 그리고 양전하가 1번에서 2번으로 이동할 때 양수값을 갖는다고 되어있다. 이를 활용하여 식을 구성하기 때문에, 임의로 방향성을 잡는다고 해도 위 표를 통해 해석이 모두 동일하게 나온다. 

추가적으로 다음 글에서 설명하겠지만, 이는 전력을 계산할때에도 마찬가지로 적용된다. 위 첫 그림과 같은 상황이라면 전류가 지나가면서 소자에 에너지를 공급하고, 소자는 에너지를 소비하게 된다. 이 경우 전력을 소자가 사용하게 된 것이고, $P=VI$ 식을 사용하여 전력값을 +로 계산하게 된다. 즉, 회로해석시 소자에서 전력값이 +로 계산된다는 것은 소자에서 에너지를 사용하였다 라는 것과 동일한 의미가 된다.