2. 전자회로의 기본 법칙 완전정복 – 옴의 법칙 & 키르히호프 법칙

전자회로의 기초를 제대로 이해하면, 어떤 복잡한 회로도 두렵지 않습니다!
오늘은 전자공학의 핵심 기초인 옴의 법칙과 키르히호프 법칙(전류/전압 법칙)에 대해 완벽히 정리해드릴게요.

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🔍 옴의 법칙 (Ohm’s Law)

📘 공식 요약

V = IR

• V: 전압 (Voltage, 단위: V)
• I: 전류 (Current, 단위: A)
• R: 저항 (Resistance, 단위: Ω)

⚡ 동작 원리

전압이 높아질수록 더 많은 전류가 흐르고, 저항이 클수록 전류 흐름이 제한됩니다.
즉, 회로에서 전압과 전류, 저항의 관계를 직관적으로 표현한 법칙입니다.

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🧩 키르히호프 법칙 (Kirchhoff’s Laws)

1️⃣ 키르히호프의 전류 법칙 (KCL, Kirchhoff’s Current Law)

“한 노드에 들어오는 전류의 합은 나가는 전류의 합과 같다”

∑ I(in) = ∑ I(out)

• 회로의 절점(Node)에 적용
• 전하 보존의 법칙에 기반

2️⃣ 키르히호프의 전압 법칙 (KVL, Kirchhoff’s Voltage Law)

“폐회로 내 모든 전압의 합은 0이다”

∑ V = 0

• 전압 강하와 공급이 모두 더해져 0이 되는 원리
• 에너지 보존 법칙에 기반

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🧪 예제 회로 설계 및 LTspice 시뮬레이션

📐 회로 구성 예

    +9V
     |
    R1 (1kΩ)
     |
    R2 (2kΩ)
     |
    GND

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🖥️ LTspice Netlist (복사하여 실행)

* Series Resistor Circuit (Ohm's + Kirchhoff)
V1    N001 0 DC 9
R1    N001 N002 1k
R2    N002 0 2k
.tran 0 10m
.end

✅ 사용법 안내

1. LTspice 실행 후, 위 Netlist 붙여넣기
2. .tran 0 10m 명령으로 Transient 시뮬레이션
3. 전류, R1과 R2 양단 전압 파형 확인

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📈 LTspice 시뮬레이션 결과 파형

위 그래프는 직렬 연결된 R1(1kΩ), R2(2kΩ)에 9V DC를 인가했을 때의
전압 분포를 시뮬레이션한 파형입니다.

• 노란색 점선: R1 양단 전압 (3V)
• 빨간색 실선: R2 양단 전압 (6V)

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🧾 파형 데이터 요약

항목	측정값	설명
전체 전류 I	3mA	9V / (1kΩ + 2kΩ)
전압 V(R1)	3V	3mA × 1kΩ
전압 V(R2)	6V	3mA × 2kΩ

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✅ 법칙 검증

• 옴의 법칙:
  [
  V = IR \Rightarrow 3mA \cdot 1kΩ = 3V, \quad 3mA \cdot 2kΩ = 6V
  ]
• 키르히호프 전압 법칙(KVL):
  [
  V_{전체} = V_{R1} + V_{R2} = 3V + 6V = 9V \quad \text{✅ 성립}
  ]

 

 

 

 

 

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📁 LTspice 회로 파일 다운로드:
Ohms_Kirchhoff.asc

📘 LTspice 설치 및 가이드:
LTspice 사용법 보기

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🔊 요약

본 시뮬레이션을 통해 옴의 법칙과 키르히호프 법칙이 실제 회로 동작에서
어떻게 적용되는지를 확인할 수 있으며, 전압 분배 및 전류 흐름을 직관적으로 파악할 수 있습니다.

👨‍🔬 전문가 코멘트

“옴의 법칙과 키르히호프 법칙은 단순한 공식 그 이상입니다.
회로 해석, 시뮬레이션, 디버깅의 출발점이자 모든 전자설계의 뿌리입니다.”
— 김현우 박사 (전자시스템설계 전문가)

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