1-1 전기의 기초는 옴의 법칙에서

일호전자 2022. 4. 4. 10:26

1. 전압과 전류의 관계

그림 1-1과 같은 전압, 전류의 측정 회로에 있어서 스위치 S를 0,1,·····,5로 차례로 변환해 가면, 저항 R에 가해지는 전압은 0,10,···,50V와 같이 단계적으로 증가한다. 동시에 전압 V의 변화에 따라, 저항 R에 흐르는 전류 I도 변화한다.

그림 1-2는 이 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 그림 1-2에서 전압을 2~3배로 크게 하면, 전류도 2~3배 크게 되어 전압과 전류는 비례하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 저항 R이 일정하면 전류 I는 전압 V에 비례한다.

그림 1-1 저항이 일정한 전압과 전류의 측정 회로

다음에 그림 1-3과 같이 저항에 가하는 전압 V를 10V 일정으로 하고, 스위치 S를 0,1,···,5의 차례로 변환하고, 저항의 크기와 전류의 크기를 조사하여 보면 그림 1-4와 같은 그래프가 된다. 그림 1-4에서 저항을 2배, 3배로 크게 하면, 전류는 역으로 1/2배, 1/3배가 되어, 전류는 저항에 반비례하는 것을 알 수 있다. 따라서, 전압이 일정하면 전류는 저항에 반비례한다.

그림 1-2 전압과 전류의 관계

그림 1-3 측정 회로

그림 1-4 저항 전류의 관계

2. 옴의 법칙

저항이 일정하면, 전류의 크기는 전압에 비례하고, 또한 전압이 일정하면, 전류의 크기는 저항에 반비례하는 것을 았따. 여기에서는 전류는 I[A], 전압을 V[V], 저항을 R[Ω]로 하면, 이상 관계로부터 다음 식을 얻을 수 있다.

이 관계는 1826년에 독일의 물리학자 옴 (Georg Simon Ohm)에 의해서 실험적으로 증명되고, 그의 이름을 따럿 옴의 법칙이라고 불린다. 이것은 전기 이론 중, 가장 중요한 공식이다.

또한, 식(1.1)의 양변을 R배 하면

또한, 식(1.2)를 양변을 I로 나누면

이와 같이 변형할 수있다.

따라서, 전압·전류·저항 3개 중, 1개의 값을 알 수 없더라도,다른 2개의 값을 알면, 위 식의 (1.1)·(1.2)·(1.3) 중 어느 것인가를 사용해서 미지수를 구할 수가 있다.

3.전압·전류·저항의 단위

구분	단위	읽는 법	단위의 관계
전압	㎸ V ㎷㎶	킬로볼트 볼트 밀리볼트 마이크로볼트	1㎸=1000V=10³V 1㎷=0.001V=10⁻³V 1㎶=0.000001V=10⁻⁶V
전류	A ㎃㎂	암페어 밀리암페어 마이크로암페어	1㎃=0.001A=10⁻³A 1㎂=0.000001A=10⁻⁶A
저항	Ω kΩ MΩ	옴 킬로옴 메가옴	1kΩ=1000Ω=10³Ω 1MΩ=1000000Ω=10⁶Ω

전압·전류·저항의 단위에는 각 각 [V]·[A]·[Ω]이 기본 단위로서 사용된다. 그러나, 10⁻³V · 10⁻⁶V · 10⁶Ω 과 같이 작은 값과 큰 값을 취급할 때는 단위에 접두어 밀리(m) · 마이크로(µ) · 메가(M) 등을 붙이는 것이 많다.