옴의 법칙 계산기

옴의 법칙은 도체를 흐르는 전류가 전압에 비례하고 저항에 반비례한다는 법칙입니다. 공식은 V = I × R입니다.

저항을 계산하려면 전압을 전류로 나누세요: R = V / I. 예를 들어, 전압이 12V이고 전류가 2A이면 저항은 6Ω입니다.

옴의 법칙은 다이오드와 트랜지스터 같은 비선형 부품에는 적용되지 않습니다. 일정한 저항을 유지하는 옴성 재료에만 적용됩니다.

LED는 저항기가 아닙니다 — 대략 고정된 순방향 전압 강하(빨간색 약 2V, 파란색/흰색 약 3V)를 유지하며, 전류를 제한하지 않으면 타버립니다. 직렬 저항 값은 R = (Vsupply − Vled) / I에서 구합니다. 12V 전원, 2V LED, 목표 전류 20mA(0.02A)의 경우: R = (12 − 2) / 0.02 = 500Ω. 가장 가까운 표준 값인 일반적으로 470Ω 또는 560Ω을 사용하세요. 저항의 전력도 확인해야 합니다: I²R = 0.02² × 470 ≈ 0.19W를 소비하므로 1/4W 저항으로 충분하지만, LED를 더 세게 구동하거나 더 높은 전압에서 구동하는 경우 0.5W 또는 1W 부품으로 업그레이드하세요.

모든 도체에는 저항이 있고, 옴의 법칙에 따라 그 저항이 전류를 손실된 전압으로 바꿉니다: V = I × R. 전선의 저항은 작지만(일반적인 가정용 전선 1미터는 100분의 1옴 미만), 긴 배선에서는 누적됩니다. 총 저항 0.5Ω의 경로에 10A가 흐르면 5V가 떨어지므로 12V 전원이 부하에 도달할 때는 7V뿐입니다. 배선 표준은 일반적으로 최대 3–5%의 전압 강하를 허용합니다. 굵기가 부족한 케이블은 조명이 어두워지고, 모터가 약해지며, 에너지를 열로 낭비하므로 전압 강하 계산기와 적절한 전선 크기 표가 모든 설치 작업의 표준 도구인 이유입니다.

직렬에서는 저항이 더해집니다: 10Ω 저항기 2개는 20Ω이므로 12V 전원이 I = V/R = 12/20 = 0.6A를 흘리며, 전압은 균등하게 나뉩니다(양쪽에 동일한 전류가 흐르므로 각 저항기에 6V). 병렬에서는 합성 저항이 어느 하나보다 낮습니다: 10Ω 저항기 2개는 R = 10/2 = 5Ω이므로 동일한 12V에서 12/5 = 2.4A가 흐르며 각 저항기에 1.2A가 흐릅니다. 일반 공식은 직렬의 경우 R(합계) = R₁ + R₂, 병렬의 경우 1/R(합계) = 1/R₁ + 1/R₂입니다. 직렬은 전압을 나누고 병렬은 전류를 나눕니다 — 바로 이 계산기의 직렬 및 병렬 섹션에서 계산하는 내용입니다.

위험은 전압이 아니라 전류에서 발생하며, 옴의 법칙이 그 전류를 결정합니다: I = V/R, 여기서 R은 인체의 저항입니다. 마른 몸은 약 100,000Ω이므로 230V 접촉 시 약 2.3mA가 흐릅니다. 많은 사람이 경험한 가벼운 찌릿함입니다. 젖은 피부는 저항을 약 1,000Ω으로 낮추고, 같은 230V는 230mA를 밀어냅니다. 이는 심실 세동을 일으킬 수 있는 약 30mA와 호흡 정지를 일으킬 수 있는 50mA를 훨씬 넘습니다. 그래서 욕실과 주방에서는 30mA 이하에서 차단되는 누전 차단기(RCD)를 사용하며, 전기 작업은 마른 손과 절연 공구로 수행합니다.

멀티미터는 세 가지 모드에서 옴의 법칙을 적용합니다. 전압 측정에서는 회로가 살아 있는 상태에서 부품에 병렬로 연결하세요. 전압은 항상 두 지점 사이에서 측정됩니다. 전류 측정에서는 실제로 전류가 흐르도록 직렬로 연결하고, 가장 높은 범위에서 시작하세요. 잘못된 모드로 살아 있는 회로에 연결된 미터는 단락처럼 작동하기 때문입니다. 저항 측정에서는 부품을 전원에서 분리하고 이상적으로는 회로에서 제거해야 합니다. 미터가 자체 테스트 전압을 인가하여 R = V/I를 측정하기 때문입니다. 살아 있는 회로에서는 저항을 절대 측정하지 말고, 전류 측정 후에는 항상 리드를 전압 위치로 되돌리세요.

저항은 재료와 형상에 의해 결정됩니다: R = ρL/A, 여기서 ρ는 재료의 저항률, L은 길이, A는 단면적입니다. 구리의 저항률은 약 1.7 × 10⁻⁸ Ω·m로 우수한 도체입니다. 니크롬(히터에 사용)은 약 60배 높고, 고무나 유리는 저항률이 수십억 배 더 큰 절연체입니다. 전선의 길이를 두 배로 늘리면 저항이 두 배가 되고, 단면적을 두 배로 늘리면 저항이 절반이 됩니다. 이것이 두꺼운 케이블(큰 A)이 낮은 손실로 높은 전류를 흘릴 수 있는 이유입니다. 온도도 중요합니다. 대부분의 금속은 뜨거워지면 저항이 증가합니다. 이것이 바로 옴의 법칙이 일정한 온도에서만 엄밀하게 성립하는 이유입니다.

저항을 통과하는 전류는 열을 발생시킵니다. 소비 전력이 P = I²R이기 때문입니다. 저항 0.5Ω의 케이블에 20A가 흐르면 0.5 × 20² = 200와트의 열이 발생하며, 전선이 이를 발산하지 못하면 심각한 화재 위험이 됩니다. 굵기가 부족한 케이블은 부하가 걸리면 따뜻해지거나 뜨거워지거나 심지어 빛나기도 합니다. 확인 방법은 옴의 법칙을 따릅니다: 전원과 부하에서 전압을 측정하세요. 큰 차이는 과도한 전선 저항을 의미합니다. 최대 부하로 30분간 운전한 후 케이블을 만져보고, 운전 전류가 전선의 허용 전류 정격 미만으로 유지되도록 도체 크기를 정하세요. 발열은 퓨즈와 차단기가 작동하는 바로 그 이유입니다. 전류가 배선이 견딜 수 있는 범위를 넘어 I²R 열을 유발하지 않도록 정격이 설정되어 있습니다.

단순한 형태의 옴의 법칙 V = IR은 직류(DC)와 히터, 백열전구 같은 순저항 부하의 AC 회로에 직접 적용됩니다. 그러나 모터, 변압기, 커패시터를 포함한 AC 회로에는 리액턴스가 있습니다. 전압과 전류가 교번하면서 에너지가 저장되고 방출되므로 전압과 전류의 비율은 단순한 저항이 아닌 임피던스 Z가 되며 V = IZ로 표기됩니다. 리액턴스는 주파수에 의존하므로 옴의 법칙만으로는 유도성 또는 용량성 회로의 전류를 예측할 수 없습니다. 그런 회로에서는 엔지니어가 위상각과 역률을 포함한 임피던스를 사용합니다. 반면 DC 전자 기기, 배터리, 단순한 발열 회로는 여전히 옴의 법칙의 직접 적용 영역입니다.