옴의 법칙

단순한 손전등부터 휴대전화 충전기까지, 여러분이 만드는 모든 회로는 세 가지 양을 연결하는 같은 세 가지 양에 의존합니다. 배터리가 얼마나 세게 밀어내는지(전압), 그 결과로 얼마나 많은 전하가 흐르는지(전류), 그리고 경로에 있는 부품들이 그 흐름을 얼마나 강하게 방해하는지(저항)입니다. 오므 성분에 대해서는 옴의 법칙 V = IR이 이 세 가지를 산술만으로 회로의 동작을 예측할 수 있을 만큼 단순한 비례 관계로 묶어주며, 직렬·병렬 회로망부터 실제 전자기기에 쓰이는 교류 회로에 이르기까지 그 뒤를 잇는 더 고급한 회로 해석 기법 전체의 토대가 됩니다.

V = IR의 의미

옴의 법칙은 저항 양단의 전압이 그 저항을 흐르는 전류와 저항값의 곱과 같다고 말합니다. 저항이 일정하면 전압을 높일수록 전류도 같은 비율로 증가합니다.

직렬 회로

직렬 회로에서는 경로가 하나뿐이므로 같은 전류가 모든 저항을 흐릅니다. 전원 전압은 각 부품에 나누어 걸리고, 각 전압 강하를 합하면 전체 전압이 됩니다.

회로에서 전압은 전기적인 '밀어주는 힘'이고, 전류는 그것이 만들어내는 전하의 흐름이다. 옴의 법칙은 저항을 흐르는 전류가 양 끝의 전압에 비례한다고 말하며, 저항은 그 흐름을 얼마나 강하게 방해하는지를 나타낸다.

공식

V = I · R

V — 전압 (V): 부품 양 끝에 걸리는 전기적 밀어주는 힘
I — 전류 (A): 부품을 흐르는 전하의 흐름
R — 저항 (Ω): 부품이 전류를 방해하는 정도

풀이 예제

9 V 전지를 3 Ω 저항에 연결한다. 전류가 얼마나 흐릅니까?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

스스로 확인하기

같은 9 V 전지를 이번에는 더 큰 9 Ω 저항에 연결한다. 전류는 어떻게 됩니까?

3 A
정답: 1 A
81 A

맞았습니다! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A ― 저항이 3배가 되면 전류는 3분의 1이 됩니다.

어디서 볼 수 있나요

손전등은 전지가 닳을수록 서서히 어두워집니다 — 전압이 낮아지면 밀어주는 힘이 약해지고, 그만큼 전구를 흐르는 전류가 줄어서 빛도 흐려지는 것이지요. 거실 조명의 밝기 조절 손잡이는 다이얼이 붙은 같은 법칙입니다: 돌리면 회로의 저항이 커지고, 전류가 줄면서 그 빛나는 밝기도 그에 맞춰 떨어집니다.

흔한 오해

가장 뿌리 깊은 실수는 V, I, R을 서로 독립된 세 가지 설정처럼 취급하는 것입니다 — 결코 그렇지 않습니다: 전지가 전압을 정하고, 부품이 저항을 정하며, 전류는 그 결과입니다, I = V / R. 같은 9 V 전지에 연결된 3 Ω 저항을 9 Ω으로 바꾸면 전류는 3 A에서 정확히 1 A로 떨어집니다 — 저항이 3배가 되면 전류는 3분의 1이 되는 것입니다. 두 번째 오류는 전류가 루프를 도는 동안 점점 약해진다고 상상하는 것입니다; 전류는 회로 전체가 정해 주는 단 하나의 값입니다.

어떻게 연결되는가

이것은 회로 모듈 전체가 쓰는 어휘입니다 — 전압은 밀어주는 힘, 전류는 흐름, 저항은 방해 — 그리고 이후에 나오는 모든 법칙은 여기로 귀결됩니다. 다음에 배울 키르히호프의 법칙은 이 저항 하나에 대한 관계를 분기점과 루프에 적용해서, 갈래가 있는 회로를 그저 바라보기만 하는 것이 아니라 실제로 풀어낼 수 있게 해 줍니다.