크리스마스 트리 전구의 원리

크리스마스가 되면 트리 전구를 달아서 장식합니다.

전구를 직렬로 연결하면 전구가 하나만 끊어져도 모두 불이 꺼져버립니다.

병렬로 연결하면 한 개가 끊어져도 다른 전구들은 모두 불이 들어옵니다. 하지만 병렬로 연결하면 전구 하나하나에 240V의 전압이 걸리게 되면 더 밝기도 하지만 온도도 많이 높습니다. 전기 줄은 화재를 일으키기 쉽게 됩니다.

전구를 연결하기 위해서 사용하는 전선의 길이도 너무 길어집니다. 전기줄이 너무 많아도 보기가 흉합니다.

트리 전구를 직렬로 연결하면 전구마다 전압이 나뉘어져서 불이 약하지만 온도도 높이 올라가지 않고 안전하게 사용할 수 있습니다.

불이 들어오는 전구(왼쪽)과 망가진 전구(오른쪽)

필라멘트 아래 양쪽을 연결하는 점퍼을 달아 놓았습니다. 점퍼는 전기가 통하지 않는 부도체로 덮혀 있어서 저항이 아주 크기때문에 전류가 흐르지 않고 필라멘트로 흘러서 빛을 내게 됩니다.

오른쪽 그림처럼 필라멘트가 끊어지면 이 전구에는 전류가 흐를 수 없어서 점퍼 사이에 거의 240V의 전압이 걸리게 되고 방전이 일어나 부도체가 녹아서 없어지면서 전선을 연결해 줍니다.

이 전구는 빛을 내지 못하지만 단순한 전선의 역할을 하게 되어 다른 전구들은 여전히 빛을 낼 수 있게 됩니다. 하지만 이렇게 끊어진 필라멘트 전구가 많으면 전체 빛을 내는 전구의 전압이 점점 높아집니다.

한 개의 전구에 걸리는 전압은 240V에 전구의 개수를 나눈 값이므로 불량 전구가 많아지면 전압이 높아지고 전류도 더 많이 흐르게 됩니다.

흐르는 전류의 양이 늘어나면서 각 전구의 온도도 높아져서 망가지거나 화재의 위험이 생길 수 있기 때문에 망가진 전구가 발견되면 새 전구로 교체해 주는 것이 전체 수명을 길게 사용할 수 있습니다.

전구에 바이메탈을 달아 놓아 일정 온도가 되면 필라멘트로 흐르지 않게 했다가 온도가 내려가면 다시 켜지도록 만들어 놓았습니다. 아래글에서 일반밥솥의 온도가 높아지면 전원이 꺼지는 원리에서 온도에 따라 모양이 바뀌는 바이메탈의 성질을 적어 놓았습니다.

요즘은 전자 회로가 칩을 달아서 여러 형태로 켜지고 꺼지도록 조절하는 트리전구도 있고 dimmer회로를 부착하면 불이 점점 밝아지도록 하기도 합니다.

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