회로 일부에 대한 옴의 법칙

옴의 법칙은 1826년 독일의 물리학자 게오르크 옴이 발견했습니다. 이 법칙은 도체에 흐르는 전류가 가해진 전압과 도체 자체의 저항에 어떻게 의존하는지를 설명합니다.

회로 일부에 대한 옴의 법칙 기본 공식:

여기서 I는 전류, U는 회로 일부의 전압, R은 회로 일부의 저항입니다.

이 하나의 공식에서 나머지 두 가지 공식을 유도할 수 있으며, 두 값을 알면 나머지 하나를 구할 수 있습니다:

• 전류: \(I=\dfrac{U}{R}\);
• 전압: \(U=I\cdot R\);
• 저항: \(R=\dfrac{U}{I}\).

세 가지 공식을 모두 외우지 않으려면 '옴의 법칙 삼각형'을 사용하면 편리합니다. 구하려는 값을 손가락으로 가리면 계산 방법을 바로 알 수 있습니다.

삼각형에서 전압 U는 위에 있고, 전류 I와 저항 R은 아래에 있습니다. 구하려는 값을 가려보세요: U와 R이 가로로 나란히 남으면 곱합니다 (\(U=I\cdot R\)); 한 값이 다른 값 위에 있으면 위쪽 값을 아래쪽 값으로 나눕니다 (\(I=\frac{U}{R}\), \(R=\frac{U}{I}\)).

옴의 법칙에 사용되는 세 가지 물리량은 SI 단위계를 따릅니다. 전류는 암페어(A), 전압은 볼트(V), 저항은 옴(Ω)으로 측정합니다. 공식에 대입할 때는 반드시 이 기본 단위를 사용해야 합니다. 저항이 킬로옴(kΩ)이나 전류가 밀리암페어(mA)로 주어지면 먼저 기본 단위로 변환하세요.

옴의 법칙은 두 가지 형태로 나뉘며, 이를 혼동하지 않는 것이 중요합니다.

회로 일부에 대한 옴의 법칙은 전원 장치가 없는 회로의 특정 부분(예: 저항 하나)을 설명합니다: \(I=\dfrac{U}{R}\), 여기서 U는 해당 부분의 전압입니다.

전체 회로에 대한 옴의 법칙은 전원 장치를 포함한 전체 폐회로를 설명합니다. 모든 전원 장치에는 내부 저항 r이 있으므로 분모에 항이 하나 더 추가됩니다:

여기서 ε(입실론)은 전원의 기전력, R은 회로의 외부 저항, r은 전원의 내부 저항입니다. 회로 일부를 계산할 때는 외부 저항만 고려하지만, 전체 회로에서는 '배터리 내부의 저항'까지 고려해야 합니다.

옴의 법칙은 단일 저항뿐만 아니라 여러 저항이 연결된 회로에서도 적용됩니다. 단, 먼저 전체(등가) 저항을 구해야 합니다.

• 직렬 연결 (저항이 '줄줄이' 연결됨): 저항을 더합니다 — \(R=R_1+R_2+\dots\). 모든 저항에 흐르는 전류는 같고, 전압은 나누어집니다.
• 병렬 연결 (저항이 '갈라져' 연결됨): 저항의 역수를 더합니다 — \(\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dots\). 모든 가지의 전압은 같고, 전류는 나누어집니다.

전체 R을 구한 후, 회로 일부에 대한 옴의 법칙을 적용합니다: \(I=\dfrac{U}{R}\).