전기전자의 기초

1장 전자 이론의 기초
1.1 원자와 전자
1.1.1 원자핵
1.1.2 자유 전자
1.1.3 원자 결합
1.2 전자의 에너지 준위
1.2.1 에너지 장벽
1.2.2 에너지 준위
1.2.3 일함수
1.3 전자의 방출
1.3.1 전기장 방출
1.3.2 광전자 방출
1.4 전자 운동
1.4.1 전기장 내의 전자운동
1.4.2 고체 내의 전자운동

2장 전기 회로 소자
2.1 저항성 소자(저항기)
2.1.1 저항의 정의와 의미
2.1.2 저항의 기호와 읽는 법
2.1.3 저항기의 종류
2.1.4 저항기의 접속
2.1.5 저항의 역할
2.1.5 옴의 법칙과 전압 강하
2.2 용량성 소자(콘덴서)
2.2.1 개요
2.2.2 콘덴서의 규격과 기호
2.2.3 콘덴서의 종류와 특성
2.2.4 콘덴서의 직렬연결과 병렬연결
2.2.5 콘덴서의 동작
2.3 유도성 소자(인덕터)
2.3.1 개요
2.3.2 인덕터의 성질
2.3.3 인덕터의 종류
2.3.4 인덕터의 표시 텍스트와 색상코드

3장 전기와 전자기의 기초
3.1 전기의 기초
3.1.1 전기의 정체
3.1.2 전류
3.1.3 전압과 기전력
3.2 전기 회로의 기초
3.2.1 키르히호프의 법칙
3.2.2 옴의 법칙
3.2.3 이상적인 전원과 종속 전원
3.2.4 전력
3.2.5 전압 분배의 법칙
3.2.6 회로 시험기
3.2.7 오실로스코프
3.2.8 저항 측정
3.2.9 인덕턴스 및 정전 용량 측정
3.3 전자기의 기초
3.3.1 전류와 자계와의 관계
3.3.2 전자기유도에 의한 전류의 발생
3.3.3 전자기력의 발생
3.3.4 자기와 전기
4장 회로망 해석 및 정리
4.1 회로망의 일반 해석
4.1.1 회로망 용어의 정의
4.1.2 지로 해석법
4.1.3 폐로 해석법
4.1.4 절점 해석법
4.1.5 메시 해석법
4.2 전원 변환 이론
4.3 중첩의 원리
4.4 테브난과 노턴의 정리
4.4.1 테브난의 정리
4.4.2 노턴의 정리
4.5 밀만의 정리
4.6 Y-Δ 변환
4.7 최대 전력 전달
5장 교류 회로
5.1 교류
5.1.1 교류의 개요
5.1.2 교류의 표시
5.2 정현파 교류의 복소수 표시
5.2.1 교류의 벡터 표시법
5.2.2 복소수
5.2.3 연산자
5.2.4 복소수 표시
5.3 회로 소자의 특성
5.3.1 기본 회로 소자의 특성
5.3.2 복합 회로 소자의 특성
5.4 페이저
5.4.1 페이저의 표현
5.4.2 페이저의 연산
5.4.3 복소 임피던스
5.4.4 복소 전달함수
5.5 교류 전력과 에너지
5.5.1 저항 부하의 전력
5.5.2 인덕턴스 부하의 전력
5.5.3 커패시턴스 부하의 전력
5.5.4 일반적인 부하의 교류 전력
5.5.5 유효 전력과 무효 전력
5.5.6 피상 전력
5.6 공진 회로
5.6.1 직렬 공진회로
5.6.2 병렬 공진회로
5.6.3 직 o 병렬 공진회로
6장 주파수 응답과 과도현상
6.1 정현파 주파수 응답
6.2 필터
6.2.1 저역 통과 필터
6.2.2 고역 통과 필터
6.2.3 대역 통과 필터
6.2.4 대역 차단 필터
6.3 과도현상
6.3.1 회로망의 미분 방정식
6.3.2 R-C 직렬의 직류 전압에 대한 과도현상
6.3.3 R-L 직렬의 직류 전압에 대한 과도현상
6.3.4 R-L-C 직렬의 직류 전압에 대한 과도현상
6.3.5 R-L 직렬의 교류 전압에 대한 과도현상
6.3.6 R-C 직렬의 교류 전압에 대한 과도현상
6.3.7 펄스
6.3.8 미분 회로
6.3.9 적분 회로

7장 연산 증폭기의 기초와 응용
7.1 연산 증폭기의 기초
7.1.1 연산 증폭기의 개론
7.1.2 이상적인 연산 증폭기
7.2 비반전 및 반전 증폭기
7.2.1 비반전 증폭기
7.2.2 반전 증폭기
7.2.3 전압 폴로어
7.2.4 비반전 가산기
7.2.5 반전 가산기
7.3 연산증폭기를 이용한 연산회로
7.3.1 적분기 회로
7.3.2 미분기 회로
7.3.3 차동 증폭기
7.3.4 로그 증폭기
7.4 연산증폭기의 응용회로
7.4.1 능동필터 회로
7.5 연산 증폭기의 비이상적인(nonideal) 성질
7.5.1 DC offset 전압
7.5.2 입력바이어스 전류
7.5.3 입력 및 출력 임피던스
7.5.4 유한한 대역폭 및 슬루율

8장 다이오드와 전원장치
8.1 다이오드의 구조와 동작
8.1.1 다이오드의 구조
8.1.2 다이오드의 동작
8.1.3 다이오드의 전압-전류 특성
8.2 다이오드의 선형 모델
8.2.1 직류 등가 회로
8.2.2 교류 등가 회로
8.3 전원 장치
8.3.1 반파 정류 회로
8.3.2 전파 정류 회로
8.3.3 맥동률
8.3.4 기타 다이오드

9장 트랜지스터 증폭기와 스위치
9.1 트랜지스터의 개요
9.1.1 트랜지스터의 정의
9.1.2 트랜지스터의 기본 동작
9.1.3 트랜지스터의 종류
9.2 트랜지스터의 등가 회로
9.3 트랜지스터의 도식 해법
9.3.1 직류 동작점
9.3.2 도식 해법
9.4 바이어스 회로
9.4.1 트랜지스터 바이어스 회로
9.5 증폭 회로
9.5.1 RC 결합형 증폭회로
9.5.2 변압기 결합형 증폭 회로
9.5.3 직결형 증폭 회로
9.5.4 차동형 증폭회로
9.5.5 저주파 증폭기
9.5.6 고주파 증폭기
9.5.7 잡음 특성
9.5.8 전력 증폭기
9.5.9 임피던스 변환기
9.6 스위칭 회로

10장 전력전자의 기초
10.1 전력전자의 개요
10.1.1 전력전자의 정의
10.1.2 전력전자 소자의 종류
10.2 AC/DC 변환
10.2.1 AC/DC 변환의 기본
10.2.2 AC/DC 변환 방식
10.3 DC/DC 변환
10.3.1 DC/DC 변환의 원리
10.3.2 DC/DC 변환의 종류
10.4 DC/AC 변환
10.4.1 단상 인버터
10.4.2 3상 인버터
10.4.3 PWM 인버터
10.5 AC/AC 변환
10.5.1 사이클로 컨버터
10.5.2 매트릭스 컨버터

11장 전기기계-모터
11.1 모터의 기초
11.1.1 모터의 정의와 원리
11.2 직류 모터
11.3 교류 모터
11.3.1 교류 모터의 구조와 특징
11.3.2 유도 모터
11.3.3 동기 모터
11.3.4 유도 모터와 동기 모터의 비교

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머리말

전통적으로 기계공학은 4대 역학을 기반으로 자동차뿐 아니라 다양한 산업을 일으키는 중추적 역할을 해왔다. 산업혁명 이후 기계공학은 누가 뭐라 해도 산업 발전에 가장 큰 공헌자이다. 전기차 시대에도 자동차의 본질은 바뀌지 않는다. 기계공학을 기반으로 한 전기전자 기술이 더해지는 것이라 할 수 있다.
전자 장치가 많이 들어가는 요즘 자동차도 차의 범주를 벗어날 수 없는 만큼 기본 성능은 기계공학 기술에서 판가름 난다고 말할 수 있지만 전기전자 기술이 전체적으로 발전하면서 기본 성능에서 차별화를 꾀할 수밖에 없다는 것이 현실이므로 기계공학도라도 전기전자 기술에 대한 기본적인 지식을 지니고 있어야 한다고 생각한다.
따라서 본서에서는 기계 공학을 전공하는 학생이나 기계 관련 현장 근로자들이 알아 두었으면 하는 전기 및 전자의 기본 개념 및 전기 전자 공학에 대한 기본 지식 등을 다룸으로써 기계에 적용되는 전기 전자 공학에 대한 기본 개념을 이해하는 데 우선을 두었다.
본서의 구성은 총 11장으로 하였으며 1장 ~ 3장에서는 전기와 전자의 주체가 되는 전자의 기본 개념과 전기 회로 소자 그리고 전기와 전자기에 대한 개략적인 내용, 4장에서는 회로망의 해석과 정리에 관한 여러 이론과 정리의 내용, 5장. 6장에서는 교류 회로와 이와 관련된 주파수 응답 및 과도현상의 개략적인 내용, 7장에서는 연산증폭기의 이해를 돕기 위한 내용, 8장과 9장에서는 다이오드와 트랜지스터의 이해와 관련 기초 내용, 10장에서는 전력 변환과 관련한 전력 전자의 기초적인 내용 그리고 11장에서는 자동 기계에서 사용되는 모터의 기초적인 내용으로 꾸몄다.
본서의 내용은 자동화 기계나 전기자동차 등에 적용된 전기전자 공학의 기초적인 내용을 이해할 수 있도록 구성하였으며 기계를 전공하는 학생들에게 초점을 맞추었기에 다소 부족한 부분도 있으리라 생각되나 조금 더 심도있는 공부를 하고자 하는 학생들은 각 분야별로 다른 전공서적을 참조해 주기 바란다.
끝으로 이 책의 출판에 많은 도움을 주신 출판사 관계자 여러분께 진심으로 감사드린다.

2024년 여름에
저자 홍준희, 이경민