옴의 법칙 계산기

직렬·병렬 회로 전압·전류·저항·전력 시각화 + 단계별 풀이와 빈출 7문제.

2026년 9월 기준 점검옴의 법칙 V = IR · 키르히호프 법칙(직류 선형 저항 회로) · 전력 P = VI = I²R = V²/R · LED 저항 R = (Vs − Vf) ÷ I를 계산값 이상의 E12 표준값으로 올림 · 소비 전력이 정격의 절반을 넘으면 주의(2배 마진)출처 NIST — SI 단위(볼트·암페어·옴·와트)(새 창) ·BIPM — 국제단위계(SI) 브로슈어(새 창) ·NCIC 국가교육과정정보센터 — 과학과 교육과정(새 창)작성 리만 (Youtil 운영자)

본 도구는 참고용입니다
  • 입력값·환경에 따라 결과가 달라질 수 있으며 정확성을 보장하지 않습니다.
  • 중요한 의사결정에는 전문가 조언을 받으세요.
  • 교육·학습 목적 시뮬레이터

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빠른 시작 — 빈출 회로 7가지클릭 시 자동 입력
0~30V
12.0V

※ 배터리 이름은 명목 전압 예시이며 계산은 이상적인 전압원 기준입니다. 실제 전지는 내부저항·허용 전류 한계가 있어 큰 전류를 내지 못합니다(예: 코인전지 CR2032의 공칭 방전 전류는 0.2mA 수준).

없음
회로 타입
저항 (2/6)1~10kΩ · 정격 선택
R1
Ω
R2
Ω
+−12.00 VR1100 Ω4.00 V160.0 mWR2200 Ω8.00 V320.0 mW ⚠️← I = 40.0 mA

전체 전압

12.0V

전체 저항

300 Ω

전체 전류

40.0 mA

전체 전력

480.0 mW

각 저항 분석
저항값전압전류전력정격
R1100 Ω4.00 V40.0 mA160.0 mW △1/4W
R2200 Ω8.00 V40.0 mA320.0 mW ⚠️1/4W
⚠️ 정격 초과: 일부 저항의 전력 소비가 정격을 초과합니다. 실제 회로에서는 발열·손상으로 이어질 수 있어 더 큰 정격(예: 1/2W, 1W)의 저항으로 교체하거나 안전 마진(2배 이상)을 두세요.

키르히호프 전압 법칙 (KVL)

V_R1 + V_R2 = 4.00 + 8.00 = 12.00V = V_전원
전력 합산: P = V × I = 12.0 × 40.0 mA = 480.0 mW
가이드

알아두면 좋은 내용

리만 작성 · Youtil 운영자 소개
최종 업데이트 2026.09.26 · 읽는 시간 약 6분

옴의 법칙(Ohm's Law)

가장 기본적인 전기 법칙으로 1827년 독일 물리학자 게오르크 옴(Georg Ohm)이 발표했습니다. 저항이 일정한 도체에서 전류는 전압에 비례합니다. 단위도 이 관계로 정의됩니다 — 1옴(Ω)은 1볼트(V)를 걸었을 때 1암페어(A)가 흐르는 저항, 즉 Ω = V/A입니다.

V = I × R
전압(V) = 전류(A) × 저항(Ω)
I = V / R (전류 = 전압 ÷ 저항)
R = V / I (저항 = 전압 ÷ 전류)
예시
9V 건전지 + 100Ω 저항 → 전류 = 9 / 100 = 0.09A = 90mA. 단위를 섞을 때는 먼저 기본 단위로 맞추세요 — 20mA는 0.02A, 4.7kΩ은 4,700Ω입니다.

직렬·병렬 회로 차이

직렬 (Series)

  • 저항이 한 줄로 연결
  • 모든 저항에 같은 전류
  • 전압이 각 저항에 분배 (V = V₁ + V₂ + ...)
  • 합성 저항 = R₁ + R₂ + ... (커짐)
  • 한 곳 끊어지면 전체 작동 X
  • 활용: 분압 회로·LED 전류 제한

병렬 (Parallel)

  • 저항이 나란히 연결
  • 모든 저항에 같은 전압
  • 전류가 각 저항으로 분배 (I = I₁ + I₂ + ...)
  • 합성 저항 = 1/(1/R₁ + 1/R₂ + ...) (작아짐)
  • 한 곳 끊어져도 다른 회로 작동
  • 활용: 가정용 콘센트·전등 회로

키르히호프 법칙 (Kirchhoff's Laws)

KVL — 전압 법칙

"닫힌 회로에서 모든 전압의 합 = 0"
직렬 회로: V_전원 = V_R₁ + V_R₂ + ...

KCL — 전류 법칙

"노드에 들어가는 전류 = 나오는 전류"
병렬 회로: I_전체 = I_R₁ + I_R₂ + ...

핵심
옴의 법칙(V=IR)과 키르히호프 법칙을 결합하면 직렬·병렬을 포함한 선형 저항 회로를 풀 수 있습니다. 본 계산기가 직접 다루는 범위는 순수 직렬·병렬 회로이며, 직렬-병렬 혼합 회로는 시험 빈출 패턴 탭의 풀이 과정으로 익힐 수 있습니다.

전력 공식 P = VI

P = V × I (기본 — 전압 × 전류)
P = I² × R (I = V/R 대입)
P = V² / R (I = V/R 대입)
※ 세 공식 모두 옴의 법칙(V=IR)에서 유도되며 결과는 동일
검증 (12V, 300Ω 회로)
P = V × I = 12 × 0.04 = 0.48W · P = I²R = 0.04² × 300 = 0.48W · P = V²/R = 144 / 300 = 0.48W

전력은 저항을 고를 때 가장 자주 놓치는 값입니다. 흔한 탄소피막 저항은 1/4W(0.25W)가 기본이라, 위 0.48W 회로에 300Ω 하나를 그대로 쓰면 정격을 넘어 뜨거워집니다. 직렬 회로에서는 P = I²R이므로 같은 전류라면 큰 저항이 더 많은 열을 내고, 병렬 회로에서는 P = V²/R이므로 작은 저항 쪽이 더 뜨거워집니다. 이 계산기는 저항마다 소비 전력을 구해 정격을 넘으면 경고, 정격의 절반을 넘으면 주의를 표시합니다.

합성 저항 계산 공식

상황공식예시 (100Ω + 200Ω)
직렬R = R₁ + R₂ + ...100 + 200 = 300Ω
병렬 (일반)1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ...1/100 + 1/200 = 3/200, R ≈ 66.7Ω
병렬 (2개 단축)R = R₁ × R₂ / (R₁ + R₂)20000 / 300 ≈ 66.7Ω
병렬 (같은 값 N개)R = R / N100Ω 4개 = 25Ω

LED 전류 제한 저항 — DIY 응용

경고
LED를 전원에 직접 연결하면 즉시 망가집니다. 반드시 전류 제한 저항을 직렬로 연결해야 합니다.
# 공식
R = (V_source − V_LED) / I_LED
# 예시 (5V + 빨간 LED)
V_LED = 2V, I_LED = 20mA
R = (5 − 2) / 0.02 = 150Ω
안전 마진을 위해 220Ω 권장 (전류 약간 낮아짐 → LED 수명 ↑)
계산값 → 올림한 E12 표준 저항 (그 저항을 썼을 때 실제 전류). 목표 전류 20mA, 도구의 빠른 계산 엔진으로 생성.
LED 색상Vf5V 전원9V 전원12V 전원
빨강2.0V150Ω → 150Ω (20.0mA)350Ω → 390Ω (17.9mA)500Ω → 560Ω (17.9mA)
노랑2.1V145Ω → 150Ω (19.3mA)345Ω → 390Ω (17.7mA)495Ω → 560Ω (17.7mA)
황록 (GaP)2.2V140Ω → 150Ω (18.7mA)340Ω → 390Ω (17.4mA)490Ω → 560Ω (17.5mA)
파랑3.4V80Ω → 82Ω (19.5mA)280Ω → 330Ω (17.0mA)430Ω → 470Ω (18.3mA)
흰색3.2V90Ω → 100Ω (18.0mA)290Ω → 330Ω (17.6mA)440Ω → 470Ω (18.7mA)

계산값 이상인 E12 표준 저항으로 올려 잡으세요(280Ω → 330Ω). 내려 잡으면 전류가 목표를 넘습니다. 계산값이 마침 표준값이면(150Ω) 한 단계 위(180Ω)를 쓰면 전류가 낮아져 더 안전합니다. 표의 Vf는 대표값일 뿐 전류·제조사·온도에 따라 달라지므로, 실제 부품은 LED 데이터시트의 Vf·최대 전류를 기준으로 정하세요. 녹색은 두 종류입니다 — 흔한 황록색(GaP, 2.0~2.2V)은 표 값대로, 순수 녹색(InGaN, ~3.2V)은 파랑과 비슷하게 계산하세요.

시뮬레이터의 LED 프리셋은 5V에 빨간 LED(Vf 2V)를 두고 저항에 3V만 걸리게 계산합니다. 220Ω이면 3 ÷ 220 = 13.6mA, USB 프리셋의 330Ω이면 9.1mA로 20mA보다 낮아 밝기는 조금 줄지만 여유가 큽니다. 전원 전압 5V를 그대로 저항에 걸어 5 ÷ 220 = 22.7mA로 계산하는 것이 가장 흔한 실수입니다 — LED가 가져가는 전압(Vf)을 먼저 빼야 합니다.

회로 분석 6단계 가이드

STEP 1

회로 타입 파악

직렬·병렬·혼합 구분, 폐회로 확인

STEP 2

합성 저항 계산

직렬: 단순 덧셈 / 병렬: 역수 합

STEP 3

전체 전류

옴의 법칙: I = V / R_total

STEP 4

각 저항 분석

직렬: 전류 동일·전압 분배 / 병렬: 전압 동일·전류 분배

STEP 5

전력 계산

P = V×I 또는 I²R 또는 V²/R

STEP 6

KVL·KCL 검증

합산 결과 = 입력값 확인

자주 묻는 질문

직렬과 병렬 회로의 차이점은 무엇인가요?
직렬은 저항이 한 줄로 연결되어 모든 저항에 같은 전류가 흐르며 전압이 분배됩니다. 병렬은 저항이 나란히 연결되어 모든 저항에 같은 전압이 걸리며 전류가 분배됩니다. 직렬에서는 합성 저항이 커지고(R₁+R₂+...) 병렬에서는 합성 저항이 작아집니다(1/R=1/R₁+1/R₂+...). 가정용 콘센트는 병렬로 연결되어 한 가전이 꺼져도 다른 가전이 작동합니다.
옴의 법칙은 모든 경우에 적용되나요?
옴의 법칙(V=IR)은 저항이 일정한 선형 도체에서 정확히 성립합니다. 그러나 다이오드·LED·트랜지스터 같은 비선형 소자, 온도에 따라 저항이 변하는 경우, 매우 큰 전압·전류에서 발생하는 비선형 효과 등에서는 적용되지 않습니다. 일반 저항은 거의 옴의 법칙을 따르므로 본 시뮬레이터에서 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
LED에 저항이 왜 필요한가요?
LED는 자체 저항이 매우 낮아 전압이 일정 수준을 넘으면 전류가 급격히 증가해 즉시 손상됩니다. 따라서 적절한 저항을 직렬로 연결해 전류를 제한해야 합니다. 5V 전원에 빨간 LED(Vf=2V, IF=20mA)를 사용하려면 최소 150Ω(권장 220Ω) 저항이 필요합니다. 본 도구의 LED 회로 프리셋과 옴의 법칙 빠른 계산 탭에서 자동 계산해줍니다.
저항의 정격(W)을 초과하면 어떻게 되나요?
저항이 소비하는 전력이 정격(예: 1/4W = 0.25W)을 초과하면 저항이 발열로 손상됩니다. 저항값이 변형되거나 외부 코팅이 그을릴 수 있고, 심한 경우 화재 위험이 있습니다. 본 시뮬레이터는 각 저항의 전력 소비를 계산하고 정격을 넘으면 ⚠️ 경고, 정격의 절반을 넘으면 △ 주의를 표시합니다. 일반적으로 안전 마진을 위해 계산된 전력의 2배 이상 정격 저항 사용을 권장합니다.
중·고등학교 과학 시험에 자주 나오는 회로 패턴은?
교육과정상 옴의 법칙과 직렬·병렬의 기본 개념·특징 비교는 중학교 과학 「전기와 자기」 단원에서, 합성저항의 정량 계산·직렬-병렬 혼합·소비전력 계산은 고등학교 물리학(선택과목)에서 다룹니다. 고1 공통과목은 통합과학이라 회로 정량 분석은 포함되지 않습니다. 학교 시험·문제집 빈출 패턴은 ① 단순 직렬(전체 전류·각 저항 전압), ② 단순 병렬(전체 전류·합성 저항), ③ 직렬-병렬 혼합 (R₁ + (R₂//R₃)), ④ 분압 회로(특정 저항 양단 전압), ⑤ 전력 계산(P=VI=I²R=V²/R), ⑥ 키르히호프 법칙 적용입니다. 본 시뮬레이터의 시험 빈출 패턴 탭에서 7문제를 풀어볼 수 있습니다.

참고 자료

  1. NIST — SI 단위(볼트·암페어·옴·와트)(새 창)physics.nist.gov
  2. BIPM — 국제단위계(SI) 브로슈어(새 창)bipm.org
  3. NCIC 국가교육과정정보센터 — 과학과 교육과정(새 창)ncic.re.kr
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계산 기준
옴의 법칙 V = IR · 키르히호프 법칙(직류 선형 저항 회로) · 전력 P = VI = I²R = V²/R · LED 저항 R = (Vs − Vf) ÷ I를 계산값 이상의 E12 표준값으로 올림 · 소비 전력이 정격의 절반을 넘으면 주의(2배 마진)
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