옴의 법칙 계산기 — 전압·전류·저항·전력

구하려는 전기량을 선택하고 나머지 두 값을 입력하면 전압(V)·전류(I)·저항(R)·전력(P)을 즉시 계산합니다. 밀리암페어, 마이크로암페어, 킬로옴, 메가옴, 밀리와트, 킬로와트를 지원하며 계산 결과와 함께 사용된 공식도 표시됩니다.

구할 양

전류 (I)

저항 (R)

미지수를 계산하려면 알려진 두 값을 입력하세요.

작동 방식

옴의 법칙이란?

옴의 법칙은 온도가 일정할 때 도체 양단의 전압이 그 도체를 흐르는 전류에 정비례한다는 법칙입니다. 1827년 독일 물리학자 게오르크 지몬 옴이 정식화하였으며 V = I × R로 표현됩니다. 여기서 V는 전압(볼트), I는 전류(암페어), R은 저항(옴)입니다. 옴은 길이와 굵기가 다른 전선으로 실험하면서 일정 전압에서 저항이 2배가 되면 전류가 절반으로 줄어드는 것을 발견했습니다.

옴의 법칙은 일정 온도에서 금속 등 대부분의 도체와 저항성 재료에 적용됩니다. 이러한 재료를 '옴성 재료'라고 합니다. 다이오드, 트랜지스터, 백열전구 같은 비옴성 소자는 선형 V-I 특성을 보이지 않아 옴의 법칙은 근사에 불과합니다. 회로 설계에서 V = IR은 가장 자주 사용되는 방정식으로, 전선 규격, 저항값, 부품 양단의 전압 강하, 안전 동작 한계를 결정하는 데 필수적입니다.

전기 회로에서의 전력

전력은 에너지가 전달되거나 소비되는 속도로, 와트(W)로 측정됩니다. 전력을 기본 전기량과 연결하는 세 가지 등가 공식이 있습니다. P = V × I(전력은 전압 곱하기 전류), P = I² × R(전류와 저항을 알 때 유용), P = V² / R(전압과 저항을 알 때 유용). 세 공식 모두 옴의 법칙과 전력 정의에서 직접 유도됩니다.

전력 소산은 실제로 중요합니다. 저항기, 전선, 기타 부품이 전기 에너지를 열로 변환하기 때문입니다. 모든 저항기에는 정격 전력이 있으며, 일반 관통형 부품의 경우 보통 0.125 W, 0.25 W, 0.5 W, 1 W입니다. 이 정격을 초과하면 부품이 과열되어 고장납니다. 예를 들어 5 V 회로의 100 Ω 저항기에는 I = 5/100 = 50 mA의 전류가 흘러 P = 0.05² × 100 = 0.25 W의 전력이 소산됩니다. 안전을 위해 항상 최소 50%의 여유를 두세요.

직렬 회로와 병렬 회로

직렬 회로에서는 저항기가 끝과 끝이 연결되어 동일한 전류가 모든 저항기를 흐릅니다. 합성 저항은 단순히 합계입니다. R_합 = R1 + R2 + R3 + … 전압은 각 저항값에 비례하여 분배됩니다(V_n = I × R_n). 이것이 바이어스 점 설정이나 센서 출력 스케일링에 사용되는 전압 분배 회로의 원리입니다.

병렬 회로에서는 저항기가 동일한 전압을 공유하지만 전류가 각 가지에 나뉩니다. 합성 저항은 역수 법칙을 따릅니다. 1/R_합 = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … 저항기 두 개의 경우 R_합 = (R1 × R2) / (R1 + R2)로 간단히 계산할 수 있습니다. 병렬 조합의 합성 저항은 항상 가장 작은 개별 저항보다 낮습니다. 직렬과 병렬 두 구성을 이해하면 각 부품에 올바른 전압과 전류를 공급하는 회로를 설계하고, 퓨즈와 전선 규격을 올바르게 선택하며, 고장을 효율적으로 해결할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

›옴의 법칙을 쉽게 설명하면?

옴의 법칙은 전선에 전기를 밀어 넣는 전압을 높이면 전류가 더 많이 흐르고, 저항을 높이면 전류가 적게 흐른다고 말합니다. 정확한 관계는 V = I × R, 즉 전압은 전류 곱하기 저항입니다. 세 양 중 두 가지를 알면 나머지 하나를 계산할 수 있습니다.

›옴의 법칙에서 사용하는 단위는?

전압은 볼트(V), 전류는 암페어(A), 저항은 옴(Ω)으로 측정합니다. 이 단위는 1 V = 1 A × 1 Ω이 되도록 정의됩니다. 실제로는 작은 전류에 밀리암페어(1 mA = 0.001 A), 큰 저항에 킬로옴(1 kΩ = 1,000 Ω), 매우 높은 저항(입력 보호 회로 등)에 메가옴(1 MΩ = 1,000,000 Ω)을 자주 사용합니다.

›옴의 법칙으로 전압을 계산하는 방법은?

전류(암페어)에 저항(옴)을 곱합니다. V = I × R. 예를 들어 50 Ω 저항기에 2 A가 흐르면 양단 전압 강하는 2 × 50 = 100 V입니다. 전류가 밀리암페어 단위라면 먼저 변환합니다. 200 mA = 0.2 A이므로 V = 0.2 × 50 = 10 V입니다.

›전압과 저항을 알 때 전류를 구하는 방법은?

옴의 법칙을 변형하여 I = V / R로 구합니다. 9 V 배터리에 470 Ω 저항기를 연결하면 전류는 9 / 470 ≈ 0.0191 A, 약 19.1 mA입니다. 이것이 저항기를 흐르는 전류이며 소산 전력도 결정합니다.

›전력과 옴의 법칙의 관계는?

전력(P)은 에너지가 소비되는 속도를 와트로 나타냅니다. 세 가지 등가 공식으로 옴의 법칙과 연결됩니다. P = V × I, P = I² × R, P = V² / R. 세 공식의 답은 같으며, 알고 있는 양에 맞는 공식을 선택하세요. 10 V에서 0.1 A가 흐르는 저항기의 경우 P = 10 × 0.1 = 1 W입니다.

›옴의 법칙은 교류 회로에도 적용되나요?

옴의 법칙은 직류 회로와 마찬가지로 교류 회로의 순수 저항에도 적용됩니다. 그러나 교류 회로에는 커패시터와 인덕터도 포함되어 리액턴스(주파수에 따른 전류 저항)가 발생합니다. 교류의 일반화는 단순 저항 대신 임피던스(Z)를 사용합니다. V = I × Z (Z는 복소수). 오디오, 무선, 전력 전자 분야에서는 기본 옴의 법칙을 넘어선 복소 임피던스 계산이 필요합니다.

›저항에서 열이 발생하는 이유는?

전류가 저항기를 흐를 때 전자가 재료의 원자와 충돌하여 운동 에너지를 열로 전달합니다. 열로 소산되는 전력은 P = I² × R로, 이를 줄 열이라고 합니다. 전류나 저항이 클수록 더 많은 열이 발생합니다. 이 때문에 대전류 배선에는 굵고 저항이 낮은 도체를 사용하며, 저항기에는 과열을 방지하기 위한 정격 전력이 있습니다.

›저항기의 정격 전력을 초과하면 어떻게 되나요?

정격 전력을 초과하면 저항기가 과열됩니다. 가벼운 과부하에서는 저항값이 변동하거나 신뢰성이 낮아질 수 있습니다. 심한 과부하에서는 저항기가 연기를 내거나, 갈라지거나, 심한 경우 불이 붙을 수 있습니다. 항상 P = I² × R을 계산하고 예상 전력의 최소 1.5~2배의 정격을 가진 저항기를 선택하세요. 관통형 부품의 일반적인 정격은 0.1 W, 0.25 W, 0.5 W, 1 W, 2 W입니다.