물리 · 전기·자기 / 원리와 탐구
옴의 법칙 실험 해설
저항이 일정할 때 전압을 높이면 전류는 얼마나 늘어날까요? 전원장치·스위치·전류계·전압계·저항으로 회로를 꾸미고 직접 측정값을 기록하는 옴의 법칙 실험입니다. 전압과 전류의 그래프를 그린 뒤 저항을 바꾸어 두 그래프의 기울기를 비교해 보세요.
어떤 원리인가요?
저항이 일정하면 전류는 전압에 비례해요. 같은 전압에서는 저항이 커질수록 전류가 작아져요. 전압을 가로축, 전류를 세로축으로 그리면 기울기는 저항의 역수 1/R이에요.
핵심 관계
V = IR · I = V/R · P = VI
이렇게 관찰해 보세요
- 전원장치·스위치·전류계·저항·전압계를 실험대에 배치해 회로를 꾸미고 스위치를 닫아요. 전류계의 값과 전압계의 값을 함께 읽고, 전압을 바꾸었을 때 어떤 값이 달라지는지 관찰해요.
- 저항을 10 Ω으로 두고 전압을 2·4·6·8·10 V로 바꾸어 전류를 기록해요. 전압을 바꾸기 전에는 회로의 스위치가 닫혀 있는지 확인해요.
- 저항을 20 Ω으로 바꾸고 전압 2·4·6 V에서 다시 기록해요. 같은 전압에서의 전류와 가로축이 전압인 그래프의 기울기를 10 Ω의 결과와 비교해요.
결과를 읽는 기준
저항을 10 Ω에서 20 Ω으로 바꾸면 전압–전류 그래프의 기울기는 어떻게 달라질까요?
가로축이 전압이고 세로축이 전류이면 기울기는 1/R이에요. 저항이 두 배가 되므로 기울기는 절반으로 줄고 같은 전압에서 흐르는 전류도 절반이 돼요.
모형의 범위와 한계
온도에 따라 저항값이 변하지 않는 이상적인 저항과 전원을 가정해요. 실제 전구의 필라멘트처럼 온도에 따라 저항이 달라지는 부품이나 계기의 내부 저항, 전원의 내부 저항은 포함하지 않아요.