실험판 그림의 스위치 레버를 직접 눌러도 됩니다
회로 그림: 왼쪽에 전지, 위쪽에 전구, 오른쪽에 가변 저항, 아래쪽에 스위치가 도선 하나로 연결된 직렬 회로입니다. 스위치가 닫히면 전류 입자가 전지 플러스 극에서 나와 시계 방향으로 한 바퀴 돕니다.
스위치 닫힘 — 전류 0.20 A · 전구 밝기 11%
제어판
0 V – 12 V (0.5 V 간격)
0 Ω – 60 Ω (1 Ω 간격)
전구 저항 R_b 는 고정값 20 Ω 입니다(정격 기준 전력 7.2 W). 바꿀 수 있는 것은 전압 V, 저항 R, 스위치 세 가지뿐입니다.
측정값
I = V ÷ (R + R_b)
= 6.0 V ÷ (10 Ω + 20 Ω) = 0.20 A
전류 I
0.20 A
저항 전압 V_R
2.00 V
전구 전압 V_b
4.00 V
전구 전력 P_b
0.80 W
전구 밝기 (정격 7.2 W 기준)11%
전압 확인: V_R + V_b = 2.00 V + 4.00 V = 6.00 V = 전지 전압 V ✓
이렇게 읽어 보세요
- 전류(I)는 전하의 흐름입니다. 관례 방향을 따라 그리므로, 전지의 +극에서 나와 도선을 따라 한 바퀴 돌아 −극으로 들어갑니다. 그림에서는 주황색 입자가 이동하는 것으로 보여 줍니다.
- 직렬 회로에서는 길이 하나뿐이라 어느 지점을 지나는 전류든 모두 같습니다. 전구를 지나는 전류 = 가변 저항을 지나는 전류 = 전지가 내보내는 전류입니다.
- 옴의 법칙: 전류는 전압에 비례하고 총 저항에 반비례합니다. I = V ÷ (R + R_b). 슬라이더를 움직이면 이 식에 값이 실시간으로 대입됩니다.
- 전압은 저항 크기만큼 나뉩니다: V_R = I × R, V_b = I × R_b. 둘을 더하면 언제나 전지 전압 V(키르히호프 전압 법칙)가 됩니다.
- 전구 밝기는 전력 P_b = I² × R_b 로 정합니다. 전류의 제곱에 비례하므로, 전압을 2배로 올리면 같은 회로에서 밝기는 대략 4배로 뛰습니다.
⚠️ 이상화 모델 안내
이 실험실은 학습을 위해 단순화한 이상화 모델입니다.
(1) 도선의 저항과 전지의 내부 저항은 0 Ω 으로 둡니다. (2) 전구 저항 R_b 는 온도와 무관하게 항상 20 Ω 으로 일정합니다 — 실제 텅스텐 필라멘트는 뜨거워질수록 저항이 수 배 커집니다. (3) 입자의 이동 속도는 눈에 보이도록 과장한 표현이며 실제 전자의 드리프트 속도와 다릅니다(실제로는 매우 느립니다). (4) 밝기 비율은 정격 7.2 W 기준의 단순 비율입니다.