옴의 법칙 계산기

옴의 법칙 공식과 함께 쓰는 전력 공식

옴의 법칙은 간단한 회로의 세 값을 잇습니다. 소자 양단의 전압 V(볼트), 소자에 흐르는 전류 I(암페어), 소자의 저항 R(옴)입니다. 공식은 V = IR이므로 I = V/R, R = V/I입니다. 1옴은 1암페어당 1볼트입니다. 12 V가 걸린 4 Ω 저항에는 12 / 4 = 3 A가 흐릅니다.

전력은 소자가 전기 에너지를 열이나 빛으로 바꾸는 빠르기로, 단위는 와트이며 P = VI입니다. 여기에 V = IR을 넣으면 P = I²R과 P = V²/R 두 형태가 더 나옵니다. 이 네 공식 덕분에 V, I, R, P 중 두 값만 알면 나머지 두 값을 구할 수 있습니다. 교실 벽에 붙은 옴의 법칙 원판이 보여 주는 것이 바로 이것입니다.

계산기가 바로 그 일을 합니다. 네 칸 중 두 칸을 채우고 나머지 두 칸을 비워 두면, 알맞은 공식으로 빈칸 하나를 구한 뒤 그 답으로 마지막 값을 구하고, 단계마다 어떤 공식을 썼는지 보여 줍니다. 밀리볼트, 밀리암페어, 킬로옴, 킬로와트는 먼저 볼트, 암페어, 옴, 와트로 바꾸고 그 변환을 따로 한 단계로 보여 주며, 각 답을 다른 단위로도 알려 줍니다.

눈여겨볼 점

• V = IR은 볼트, 암페어, 옴 단위에서 성립합니다. 밀리암페어로 된 전류나 킬로옴으로 된 저항은 먼저 바꾸지 않으면 답이 1000배 어긋납니다.
• 저항이 일정하면 전류는 전압에 비례합니다. 전압을 두 배로 하면 전류도 두 배가 됩니다.
• 전력은 전류나 전압의 제곱에 비례해 커집니다. 같은 저항에 흐르는 전류를 두 배로 하면 P = I²R은 네 배가 됩니다.
• 옴의 법칙은 일정한 온도의 금속 저항처럼 전류가 변해도 저항이 그대로인 옴 도체를 설명합니다. 필라멘트 전구와 다이오드는 옴 도체가 아닙니다.
• 옴 도체가 아닌 소자에서도 R = V/I는 그 순간의 저항을 주지만, 전류가 바뀌면 그 값도 바뀝니다.

옴의 법칙 쓰는 방법

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   아는 두 값 고르기

   전압, 전류, 저항, 전력 중 아무 두 값이면 됩니다. 전기 주전자 라벨에는 전력과 전압이 적혀 있고, 저항의 색띠는 저항값을 알려 줍니다.

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   볼트, 암페어, 옴, 와트로 바꾸기

   밀리암페어는 1000으로 나누고, 킬로옴과 킬로와트는 1000을 곱하세요. 20 mA는 0.02 A, 2 kW는 2000 W입니다.

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   아는 두 값과 미지수 하나가 든 공식 고르기

   전압, 전류, 저항이면 V = IR, 전력이 들어가면 P = VI, P = I²R, P = V²/R입니다. 미지수에 대해 정리하세요.

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   그 답으로 네 번째 값 구하기

   네 값 중 세 값을 알게 되면, 마지막 값이 든 어떤 공식으로든 그 값을 구할 수 있습니다. 예를 들어 V와 I에서는 P = VI입니다.

표로 정리한 옴의 법칙 원판

각 물리량을 나머지 두 값의 모든 조합으로 구하는 공식입니다. V는 볼트, I는 암페어, R은 옴, P는 와트입니다.

풀이 예제

V = 12 V, R = 4 Ω

V = 230 V, P = 2 kW

I = 20 mA, R = 220 Ω

V = 230 V, P = 60 W

자주 하는 실수

• 밀리암페어를 그대로 공식에 넣는 것. 20 mA는 0.02 A입니다. 20을 넣으면 전압이 1000배 크게 나옵니다.
• kΩ로 된 저항값이 수천 옴이라는 것을 잊는 것. 4.7 kΩ은 4700 Ω입니다.
• 나눠야 할 때 곱하는 것. I는 V · R이 아니라 V/R입니다. 저항이 클수록 전류는 작아집니다.
• P = I²R이나 P = V²/R에서 제곱을 빼먹는 것. 4 Ω에 3 A가 흐르면 전력은 12 W가 아니라 9 · 4 = 36 W입니다.
• 직렬 회로의 한 소자에 전원 전압을 쓰는 것. V = IR의 V는 그 소자 양단의 전압이며, 전원 전압의 일부일 뿐입니다.
• 필라멘트 전구, 다이오드, 서미스터의 저항이 일정하다고 보는 것. R이 일정한 옴의 법칙은 옴 도체에만 맞습니다.

옴의 법칙 FAQ