옴의 법칙 쉽게 이해하기

전기를 공부하면서 가장 먼저 배우는 법칙이 옴의 법칙(Ohm's law)입니다
그만큼 중요한 개념이므로 명확히 깨닫고 있어야 전기를 더욱 깊게 공부할 수 있습니다

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옴의 법칙은 우선 세 가지 요소가 설명을 위해 필요합니다

첫째, 전기가 흘러갈 수 있는 쇠붙이, 보통 도체라고도 부르는데 가정에서 사용하는 전선을 생각하면 되고,

이 안으로 전류(I)가 흐릅니다

둘째, 위 전선의 양 끝에 건전지를 연결했다고 할 때 전선에 발생하는 전압(또는 전위차 V)

셋째, 건전지의 양극에서 음극으로 전류가 흐를 때, 그 중간에 전구를 연결하면 불이 켜집니다

이렇게 전류를 이용해 불을 켜는 소자(전구)가 저항(R)이 됩니다.

위키백과의 전류 I, 전압 V, 저항 R 소개

 

전선은 수도관, 전류를 수도물로 생각하면 이해가 더 쉽습니다
전선, 즉, 수도관이 좁거나 길어질수록 전류는 어렵게 흐르겠지요?
이렇게 전류가 쉽게 또는 어렵게 흐르는 정도를 저항이 크거나 작다고 합니다
따라서 전류와 저항은 반비례하는 관계입니다
                   I ----반비례---> R

I는 전류(current), R은 저항(resistance)를 간단히 표시하는 문자입니다
I(전류)와 R(저항)의 크기단위는 해당분야 과학자들의 공로를 기념하여 각각 A(암페어)와 Ω(옴)으로 부릅니다

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여기에 더하여 수도관이 수평으로 연결된 것이 아니고, 위에서 아래방향으로 설치되었다면?

훨씬 더 수도물이 힘차게 흐르게 될 것입니다

이렇게 위아래로 높이가 벌어진 것을 전압 또는 전위차라고 부르며, 건전지는 전압이 높을수록 힘차게 전류가 흐릅니다

전압은 Volt이며 크기단위 역시 V로 표시합니다

전위차가 클수록 수도물이 잘 흐르므로 전류와 전위차(전압)은 비례하는 관계입니다

                  I ---비례---> V

 

따라서 아래와 같은 식을 만들 수 있으며,

이러한 관계식을 도출한 게오르크 옴을 기념하여 옴의 법칙이라고 부릅니다

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간단한 두 개의 문제를 풀면서 옴의 법칙에 익숙해져 보겠습니다

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문제1) 6V의 전압이 양단에 걸린 저항R에 2A의 전류가 흐릅니다, 저항은 몇Ω 입니까?

옴의 법칙, V = I R 을 이용하여 풉니다

6V = 2A x R

R = 6V / 2A = 3Ω

문제2) 아래 회로에 흐르는 전류의 크기는 몇 A인가?

저항이 직렬로 1Ω, 2Ω, 3Ω이 연결되어 있으므로 총 저항은 6Ω이 됩니다

각 저항에 걸린 전압이 1V, 2V, 3V이므로 전체 회로에 가해진 전압 역시 6V입니다
(바로 뒤 블로그에서 살펴보겠지만, 직렬로 연결된 저항 및 전압은 단순히 더해 total값을 얻습니다)

V = I R

6V = I x 6Ω

I = 6V / 6Ω = 1A

 

cf 1. 1Ω, 2Ω, 3Ω 각각의 저항 아랫부분에 1V, 2V, 3V라고 전압이 적혀 있습니다

이는 각각의 저항에 각각의 전압(전위차)이 인가되고 있다는 뜻입니다

옴의 법칙에서 저항과 전압은 비례관계입니다

따라서 저항이 커지면 이 저항에 걸리는 전위차도 커지고

저항이 작아지면, 이 저항에 걸리는 전위차 역시 작아짐을 알 수 있습니다

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cf 2. 저항은 전자제품이나 기기에서 부하(전력을 소모하는 부분)라고 자주 표현합니다

전력(P, Power, 단위는 Watt) = 전류(I) x 전압(V)

                        P = I V

전기로 힘을 낸다고 IV를 전력이라고 부릅니다

전력을 이용해 일을 하는 것이 부하(Load)입니다

부하가 너무 많으면 과부하,
부하가 없으면 무부하라고 부릅니다

군대에서 명령해 무엇인가를 시키는 아랫사람이 부하인데.. 한자가 다릅니다^^

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저항의 본질과 저항의 직렬, 병렬 계산에 대해서는 연이어 올리도록 하겠습니다