옴의 법칙 독일 물리학자가 제시한 게오르그 사이먼 옴 . 이는 전기 회로의 전류, 저항 및 전압 사이의 관계를 나타냅니다. 전류 I, 전압 V 및 저항 R 간의 관계는 1827년 독일의 유명한 과학자 Georg Simon Ohm에 의해 제시되었습니다. 그는 실험을 통해 도체를 통해 흐르는 전류와 도체 저항의 곱이 전압 강하를 결정한다는 사실을 발견했습니다. 회로의 그 도체.

이 기사에서는 다음 목차에 언급된 모든 주제를 포함하여 옴의 법칙의 개념을 자세히 살펴보겠습니다.

옴의 법칙 정의

옴의 법칙은 모든 물리적 조건과 온도가 일정하게 유지된다면 도체 양단의 전압은 도체를 통해 흐르는 전류에 정비례한다는 것을 나타냅니다.

따라서 옴의 법칙에 따르면 도체를 통해 흐르는 전류는 회로의 전압에 정비례합니다. 뷔 ∝ 나. 따라서 옴의 법칙은 인가되는 전압과 도체를 통과하는 전류 사이의 기본적인 관계를 제공하므로 전기 회로를 다루는 데 도움이 되는 기본 법칙으로 간주됩니다. 옴의 법칙에 따르면 전류는 전압과 선형 관계를 따릅니다.

옴의 법칙 설명

옴의 법칙은 모든 도체에 걸리는 전압이 해당 도체에 흐르는 전류에 정비례한다는 정전기학의 기본 법칙 중 하나입니다. 이 조건을 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

뷔 ∝ 나

비례 기호를 제거하고,

V = RI

어디 아르 자형 는 비례상수이고 물질의 저항이라 불린다. 재료의 저항은 다음과 같이 계산됩니다.

R = V/I

저항은 옴 단위로 측정됩니다. 기호 Ω으로 표시됩니다.

옴의 법칙 공식

모든 물리적 매개변수와 온도가 일정하게 유지되는 조건에서 옴의 법칙에 따르면 도체 양단의 전압은 도체를 통해 흐르는 전류에 정비례합니다.

옴의 법칙은 다음과 같이 명시됩니다.

뷔 ∝ 나

또는

V = 나 × R

어디,

• 아르 자형 는 비례 상수로 알려져 있습니다. 저항,
• 안에 는 적용된 전압이고,
• 나 전기회로에 흐르는 전류이다.

위 공식을 재정렬하여 전류와 저항을 계산할 수도 있습니다.

옴의 법칙에 따르면 도체에 흐르는 전류는,

나는 = V / R

마찬가지로 저항은 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

R = V / 나

옴의 법칙 그래프

옴의 법칙은 온도 등의 물리적 조건이 일정할 때 유효합니다. 이는 온도 변화에 따라 회로에 흐르는 전류가 달라지기 때문입니다. 따라서 온도와 같은 물리적 요인이 작용하는 경우 옴의 법칙을 위반합니다. 예를 들어 전구의 경우 흐르는 전류가 증가하면 온도도 증가합니다. 여기서는 옴의 법칙이 따르지 않습니다.

옴 회로에 대한 그래프는 아래 이미지에 설명되어 있습니다.

옴스 법칙 그래프

옴의 법칙 단위

옴스 법칙과 관련된 세 가지 물리량이 있습니다.

• 현재의
• 전압
• 저항

아래에 추가된 표에는 사용된 다양한 기호와 해당 단위가 나와 있습니다.

옴의 법칙 방정식

옴의 법칙은 다음과 같은 세 가지 방정식을 제공합니다.

• V = 나 × R
• 나는 = V / R
• R = V / 나

어디,

• 안에 전압은,
• 나 현재이고,
• 아르 자형 저항이다.

전압, 전류, 저항의 관계 : 옴의 법칙

전압, 전류, 저항 사이의 관계는 다음 공식을 사용하여 쉽게 연구할 수 있습니다.

V = IR

어디,

• 안에 전압은,
• 나 는 저항이고,
• 아르 자형 저항이다.

우리는 아래에 논의된 표의 도움으로 이 공식을 연구할 수 있습니다.

옴의 법칙 삼각형

옴의 법칙 삼각형은 전압, 전류 및 저항 사이의 옴의 법칙 관계를 이해하고 학습하기 위한 시각적 표현입니다. 이 도구는 엔지니어가 전류(I), 전압(V), 저항(R)이라는 세 가지 주요 측면 간의 관계 순서를 기억하는 데 도움이 됩니다.

옴스 법칙 삼각형

옴의 법칙의 벡터 형태

전류와 전압의 관계는 옴의 법칙에 의해 성립되며, 그 벡터 형태는 다음과 같다.

어디,

• 전류 밀도 벡터입니다.
• 전기장 벡터이고,
• 피 물질의 전도성이다.

비저항

어떤 물질에서 이동하는 동안 전자가 직면하는 장애를 물질의 저항률이라고 합니다.

길이가 'l'이고 단면적 'A'인 저항의 저항이 R이라고 가정하면,

저항은 저항기의 길이에 정비례합니다. 즉, R ∝ l, . . .(1)

저항은 저항기의 단면적에 반비례합니다(예: R ∝ 1/A ). . .(2)

eq를 결합합니다. (1)과 식(2)

R = ρl / A

어디 아르 자형 저항 계수 또는 저항률이라고 불리는 비례 상수입니다.

이제 L = 1m이고 A = 1m이면², 위의 공식에서 우리는 다음을 얻습니다.

R = ρ

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이는 길이가 1m이고 단면적이 1m인 저항기를 의미합니다.²저항을 물질의 저항률이라고 합니다.

옴의 법칙의 실험적 검증

옴의 법칙의 검증은 다음 실험을 통해 이루어집니다.

필요한 장치

옴의 법칙 검증을 위한 실험을 수행하는데 필요한 장치는,

• 저항기
• 전류계
• 전압계
• 배터리
• 플러그 키
• 가감 저항기

회로도

옴의 법칙의 실험적 검증을 위한 회로도는 아래 다이어그램에 나와 있습니다.

옴스 법칙의 회로도

절차

옴의 법칙을 실험적으로 검증하는 절차는 다음과 같습니다.

• 키 K는 처음에 닫혀 있고 전류계 A와 전압계 V의 판독값이 최소가 되도록 가변 저항이 조정됩니다.
• 그런 다음 가변 저항기를 조정하여 회로에서 전류가 증가하고 가변 저항기의 다양한 값에서의 전류와 해당 전압이 기록됩니다.
• 이제 전압(V)과 전류(I)의 서로 다른 값에 대해 V/I의 비율을 계산합니다.
• 다양한 전압 및 전류 값에 대한 V/I의 모든 비율을 계산한 후 값이 거의 일정하다는 것을 알 수 있습니다.
• 이제 전위차에 대한 전류 그래프를 그리면 직선이 됩니다. 이는 전류가 전위차에 정비례하고 그 기울기가 전선의 저항임을 보여줍니다.

옴의 법칙 원형 차트

다양한 매개변수 간의 관계를 더 잘 이해하기 위해 전압, 전류, 저항 및 전력을 찾는 데 사용되는 모든 방정식을 아래와 같이 간단한 옴의 법칙 원형 차트로 요약할 수 있습니다.

옴스 법칙 원형 차트

옴의 법칙 매트릭스 테이블

위에 표시된 옴의 법칙 파이 차트처럼, 알 수 없는 값을 계산할 때 쉽게 참조할 수 있도록 아래 표시된 것처럼 개별 옴의 법칙 방정식을 간단한 매트릭스 테이블로 압축할 수 있습니다.

옴스 법칙 매트릭스 테이블

옴의 법칙의 응용

다른 두 숫자를 알면 옴의 법칙을 사용하여 선형 전기 회로의 전압, 전류, 임피던스 또는 저항을 결정할 수 있습니다.

옴의 법칙의 주요 응용 분야:

• 또한 전력 계산도 단순화됩니다.
• 전기 부품 사이에 원하는 전압 강하를 유지하기 위해 옴의 법칙이 사용됩니다.
• 전기 회로의 전압, 저항 또는 전류를 결정해야 합니다.
• 옴의 법칙은 DC 전류계 및 기타 DC 분류기의 전류 방향을 바꾸는 데에도 사용됩니다.

전류-전압 관계를 설정하는 방법은 무엇입니까?

V ⁄ I 비율은 전류-전압 연결을 설정하는 동안 주어진 저항에 대해 일정하게 유지되므로 전위차(V)와 전류(I)의 그래프는 직선이어야 합니다.

알려지지 않은 저항값을 어떻게 알 수 있나요?

상수 비율은 알려지지 않은 저항 값을 결정합니다. 단면이 균일한 와이어의 저항은 길이(L)와 단면적(A)에 따라 달라집니다. 또한 도체의 온도에 따라 달라집니다.

주어진 온도에서의 저항은

R = ρ L ⁄ A

어디,
아르 자형 비저항 또는 저항률이며 선재의 특성입니다.

와이어 재료의 비저항 또는 저항률은 다음과 같습니다.

ρ = R A ⁄ L

옴의 법칙을 사용하여 전력 계산

우리는 다양한 일을 하기 위해 전하가 필요로 하는 전력을 전력이라고 정의합니다. 전기 에너지를 소비하는 비율을 전력이라고 합니다. 전력을 측정하는 단위는 와트입니다. 옴의 법칙을 사용하면 전기 회로의 전력을 쉽게 찾을 수 있습니다. 전력을 계산하는 공식은,

P = VI

어디,

P는 회로의 전력, V는 회로 양단의 전압, I는 회로를 통과하는 전류입니다.

우리는 옴의 법칙을 사용하여

V = IR

우리가 얻는 거듭제곱 공식을 사용하면,

피 = V²/아르 자형

피 = 나²아르 자형

옴스 법칙의 한계

옴스 법칙의 다양한 제한 사항은 다음과 같습니다.

• 옴의 법칙은 일방적인 네트워크에는 적용되지 않습니다. 단방향 네트워크에서는 전류가 한 방향으로만 흐를 수 있습니다. 이러한 종류의 네트워크에는 다이오드, 트랜지스터 및 기타 전자 부품이 사용됩니다.
• 비선형 구성 요소도 옴의 법칙에서 제외됩니다. 비선형 부품은 인가된 전압에 비례하지 않는 전류를 가지는데, 이는 해당 부품의 저항값이 전압과 전류에 따라 달라진다는 것을 의미합니다. 사이리스터는 비선형 요소의 예입니다.

옴의 법칙의 비유

옴의 법칙을 설명하기 위해 과거에 다양한 비유가 제공되었으며, 가장 일반적인 비유 중 일부는 다음과 같습니다.

• 수도관 비유
• 온도 비유

이러한 비유에 대해 자세히 논의해 보겠습니다.

옴의 법칙에 대한 수도관 비유

우리는 회로를 통과하는 전류가 적용된 전압과 회로의 저항에 따라 달라진다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리는 회로를 통해 흐르는 전류를 볼 수 있으며, 이를 더 잘 이해하기 위해 흐르는 물이 전류를 나타내는 수도관 비유를 사용하고 이 개념을 사용하여 옴의 법칙을 이해할 수 있습니다.

파이프를 통해 흐르는 물은 전기 회로를 통해 흐르는 전류와 유사합니다. 우리는 전기 회로에서 수도관 시스템의 압력이 시스템에서 물이 쉽게 흐를 수 있도록 하는 것과 같은 방식으로 회로의 전류를 이동하려면 전압이 필요하다는 것을 알고 있습니다.

압력이 증가하면 파이프를 통해 더 많은 물이 흐릅니다. 이는 전압이 증가하면 전기 회로를 통해 더 많은 전류가 흐른다는 옴의 법칙과 유사합니다.

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온도 비유

마찬가지로 온도 회로도 저항 전도체와 비교할 수 있습니다. 여기서 온도 구배는 전압과 유사하게 작동하고 열 흐름은 전류와 유사하게 작동합니다.

더 읽어보기,

• 저항
• 저항에 영향을 미치는 요인
• 자기 인덕턴스

옴의 법칙에 대한 해결된 예

예 1: 전압 공급이 15V이고 전류가 3mA인 전기 회로의 저항을 구합니다.

해결책:

주어진:

V = 15V,

나는 = 3mA = 0.003A

전기 회로의 저항은 다음과 같이 주어진다.

⇒ R = V / 나

⇒ R = 15V / 0.003A
⇒ R = 5000Ω
⇒ R = 5kΩ

따라서 전기회로의 저항은 다음과 같다. 5kΩ .

예 2: 전기 다리미의 저항이 10Ω이고 저항에 6A의 전류가 흐른다고 가정합니다. 두 지점 사이의 전압을 구합니다.

해결책:

주어진:

I = 6A, R = 10Ω

전압을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

V = 나 × R

⇒ V = 6A × 10Ω
⇒ V = 60V

따라서 두 점 사이의 전압은 다음과 같다. 60V .

예 3: 60와트의 전력을 소비하는 도체를 통해 20볼트를 끌어오는 전류를 구하십시오.

해결책:

옴의 P = VI에 따르면

P = 60W, V = 20V라고 가정

⇒ 나 = P/V
⇒ 나 = 60/20
⇒ 나는 = 3A

따라서 도체에 흐르는 전류는 다음과 같다. 3A

예 4: 6V 배터리가 저항 4Ω 전구에 연결됩니다. 전구와 회로의 전력을 통과하는 전류를 구합니다.

해결책:

주어진,
V=6V
R = 4Ω

우리는 그것을 알고 있습니다.

V = IR(옴의 법칙)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ¼ 4 = 1.5A

⇒ I = 1.5A

따라서 전구에 흐르는 전류는 1.5A이다.

회로의 전원을 위해

P = VI

⇒ P = (6)(1.5)

⇒ P = 9와트

따라서 회로의 전력은 9W입니다.

옴의 법칙에 대한 FAQ

Q1: 옴의 법칙이란 무엇입니까?

답변:

옴의 법칙에 따르면 도체를 통과하는 전류는 온도와 기타 물리적 조건이 변하지 않는 경우 도체 끝의 전위차에 정비례합니다.

Q2: 옴의 법칙을 발견한 사람은 누구인가요?

답변:

독일의 물리학자 게오르크 시몬 옴(Georg Simon Ohm)은 옴의 법칙을 최초로 설명했습니다. 그는 도체를 통과하는 전류는 적용된 전압에 정비례한다고 말했습니다.

Q3: 옴의 법칙은 보편적으로 적용 가능합니까?

답변:

옴의 법칙은 모든 전기 회로에 적용되지 않으므로 보편적인 법칙이 아닙니다.

• 옴의 법칙을 따르는 회로를 옴 회로(Ohmic Circuit)라고 합니다.
• 옴의 법칙을 따르지 않는 회로를 비옴 회로라고 합니다.

Q4: 옴의 법칙은 언제 발견되었나요?

답변:

옴의 법칙은 게오르그 사이먼 옴(Georg Simon Ohm)이 1827년에 쓴 그의 저서 The Galvanic Chain, Mathematically Edited에서 처음으로 언급되었습니다.

Q5: 저항의 단위는 무엇입니까?

답변:

저항의 SI 단위는 옴입니다. Ω으로 표시됩니다.

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Q6: 저항의 차원 공식은 무엇입니까?

답변:

저항의 차원 공식은 [M¹엘²티^-삼나^-2]

Q7: 옴의 법칙이 반도체에 적용되지 않는 이유는 무엇입니까?

답변:

반도체 장치는 본질적으로 비선형이므로 옴의 법칙이 적용되지 않습니다. 이는 전압이 변할 때 전압 대 전류 비율이 일정하게 유지되지 않음을 나타냅니다.

Q8: 옴의 법칙은 언제 실패합니까?

답변:

반도체 및 다이오드와 같은 일방적 장치의 동작은 옴의 법칙을 정의합니다. 온도, 압력 등의 물리적 요인이 일정하게 유지되지 않으면 옴의 법칙이 의도한 효과를 발휘하지 못할 수 있습니다.