전류와 저항은 수도관에 빗대면 쉽게 잡혀요. 전압은 물을 미는 수압, 전류는 흐르는 물의 양, 저항은 관이 좁아 흐름을 막는 정도예요.
옴의 법칙 V = IR 에 따라 전압을 높이면 전류가 늘고, 저항을 키우면 전류가 줄어요.
전류가 흐르는 동안 에너지가 얼마나 빨리 쓰이는지가 전력이고, 그 시간 동안 실제로 쓴 에너지가 전력량이에요.
전압과 저항 슬라이더를 움직이면 회로를 도는 전류와 소비 전력이 함께 바뀌어요.
전류와 저항의 직관
💧 수도관에 빗대면
①전압 V 는 수압처럼 전하를 밀어내는 정도다
②전류 I 는 흐르는 물의 양처럼, 1 초 동안 단면을 지나는 전하의 양이다
③저항 R 은 관이 좁은 정도처럼 흐름을 방해하는 정도다
옴의 법칙
12 V
4 Ω
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전지 하나와 저항 하나로 된 직류 회로에서 전압 · 전류 · 저항의 관계
💡 핵심 관찰
①전압을 두 배로 하면 전류도 두 배가 된다
②저항을 두 배로 하면 전류는 절반이 된다
③V = IR 은 전기 회로의 가장 기본적인 관계다
④도선의 저항은 R = ρL/A 로, 길이에 비례하고 단면적에 반비례한다
⑤그림은 저항 하나짜리 회로이고, 직렬 · 병렬 연결은 시험 포인트에 정리했다
옴의 법칙 세 모양
옴의 법칙
V = IR
전압(V) = 전류(A) × 저항(Ω)
전류 구하기
I = VR
전류(A) = 전압(V) ÷ 저항(Ω)
저항 구하기
R = VI
저항(Ω) = 전압(V) ÷ 전류(A)
전력과 전력량
전력 (에너지를 쓰는 빠르기)
P = VI = I²R = V²/R
전력(W) = 전압 × 전류. V = IR 을 넣으면 세 가지 모양이 나온다
전력량 (쓴 에너지)
W = Pt = VIt
전력량(J) = 전력 × 시간
💰 전기 요금과 전력량
①1 kWh = 1000 W × 3600 s = 3.6 × 10⁶ J 이다
②전기 요금은 쓴 전력량(kWh)에 단가를 곱한 값이다
③100 W 전구를 10 시간 켜면 1 kWh 를 쓴다
예제
예제 1
저항 6 Ω인 전구에 12 V의 전압을 걸었다. 흐르는 전류는?
1
V = IR 을 I = V/R 로 바꾼다.
I = VR
2
V = 12 V, R = 6 Ω 를 넣는다.
I = 126 = 2 A
▸ 2 A
전압이 클수록, 저항이 작을수록 전류가 크다.
예제 2
저항 10 Ω에 2 A의 전류가 흐를 때 소비 전력은?
1
전류와 저항을 알므로 P = I²R 을 쓴다.
P = I2 R
2
I = 2 A, R = 10 Ω 를 넣는다.
P = 22 × 10 = 40 W
▸ 40 W
전력의 세 모양 P = VI = I²R = V²/R 은 모두 같은 값을 준다. 여기서는 V = IR = 20 V 이므로 VI = 40 W 로도 확인된다.
정리
옴의 법칙
V = IR
전력
P = VI
수능 유형 변형
같은 재질의 도선에서 길이를 2배로 늘리고 단면적을 절반으로 줄이면 저항은 몇 배가 되는가?