옴의 법칙 연습문제 (전압·전류·저항·전력, 풀이 포함)

V = IR을 세 방향으로 풀고, 저항이 얼마나 뜨거워지는지까지 확인하는 기본 단원입니다.

핵심 공식

V = I·R

I = (V)/(R)

R = (V)/(I)

P = V·I = I²·R = (V²)/(R)

문제 10

객관식 3문제와 수치 입력 7문제입니다. 수치는 단위 칸에 적힌 단위로 넣고(예: 2.55), 4.7k처럼 접두어를 붙여도 됩니다. 계산 중간에 반올림한 차이는 정답으로 봅니다(±2%). 다 풀고 맨 아래 제출하고 채점하기를 누르면 정답과 단계별 풀이가 열립니다.

12 V 전원에 4.7 kΩ 저항 하나를 연결했습니다. 저항에 흐르는 전류는 몇 mA인가요?
mA
정답: 2.553 mA
풀이
1. 옴의 법칙을 전류에 대해 풉니다: I = (V)/(R).
2. I = (12 V)/(4,700 Ω) = 0.002553 A
3. mA로 바꾸면 1000을 곱해 2.553 mA입니다.
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330 Ω 저항에 20 mA가 흐릅니다. 저항 양단 전압은 몇 V인가요?
V
정답: 6.6 V
풀이
1. 단위를 먼저 맞춥니다: 20 mA = 0.020 A.
2. V = I·R = 0.020 A × 330 Ω = 6.6 V
3. mA를 A로 바꾸지 않고 20 × 330을 하면 6600 V가 되는 실수가 흔합니다.
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9 V 전지에 어떤 저항을 연결했더니 15 mA가 흘렀습니다. 저항값은 몇 Ω인가요?
Ω
정답: 600 Ω
풀이
1. R = (V)/(I)이고, 전류는 A 단위로 넣습니다: 15 mA = 0.015 A.
2. R = (9 V)/(0.015 A) = 600 Ω
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220 Ω 저항 양단에 5 V가 걸려 있습니다. 저항이 소비하는 전력은 몇 mW인가요?
mW
정답: 113.6 mW
풀이
1. 전압과 저항을 알 때는 P = (V²)/(R)이 가장 빠릅니다.
2. P = ((5 V)²)/(220 Ω) = (25)/(220) W = 0.1136 W
3. mW로 바꾸면 113.6 mW입니다. 전류(22.7 mA)를 먼저 구해 P = V·I로 계산해도 같습니다.
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저항이 0.15 W를 소비합니다. 소비 전력의 두 배 이상 여유를 두는 관례에 따르면 가장 알맞은 정격은?

A⅛ W (0.125 W)B¼ W (0.25 W)C½ W (0.5 W)D2 W
정답: C. ½ W (0.5 W)
풀이
1. 필요한 정격은 0.15 W × 2 = 0.3 W 이상입니다.
2. ¼ W(0.25 W)는 소비 전력보다는 크지만 여유가 부족해 저항이 뜨거워집니다.
3. 0.3 W 이상인 가장 작은 표준 정격은 ½ W입니다. 2 W도 되지만 불필요하게 큽니다.
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1 kΩ, ¼ W 저항에 정격 전력까지 흘릴 수 있는 최대 전류는 몇 mA인가요?
mA
정답: 15.81 mA
풀이
1. P = I²·R을 전류에 대해 풀면 I = √(P)/(R)입니다.
2. I = √(0.25 W)/(1,000 Ω) = √0.00025 A = 0.01581 A
3. 즉 약 15.81 mA입니다. 실제로는 여유를 두어 이 값의 70% 정도까지만 쓰는 것이 좋습니다.
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같은 저항에 걸리는 전압을 두 배로 올리면 저항의 소비 전력은 어떻게 되나요?

A두 배가 된다B네 배가 된다C절반이 된다D변하지 않는다
정답: B. 네 배가 된다
풀이
1. P = (V²)/(R)이고 R은 그대로입니다.
2. V가 2배면 V²은 2² = 4배이므로 전력은 네 배가 됩니다. 전류도 두 배가 되므로 P = V·I로 봐도 2 × 2 = 4배입니다.
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5 V 전원으로 빨간 LED(순방향 전압 2.0 V)에 15 mA를 흘리려고 합니다. 직렬 저항은 몇 Ω이어야 하나요?
Ω
정답: 200 Ω
풀이
1. 저항에 걸리는 전압은 전원에서 LED 전압을 뺀 값입니다: 5 V − 2.0 V = 3.0 V.
2. R = (V_s − V_f)/(I) = (3.0 V)/(0.015 A) = 200 Ω
3. 200 Ω은 E24 표준값에 있습니다. 저항 전력은 3.0 V × 0.015 A = 45 mW라 ¼ W로 충분합니다.
LED 직렬 저항 계산기로 확인하기
12 V 전구가 켜진 상태에서 0.5 A를 흘립니다. 켜져 있을 때 필라멘트 저항은 몇 Ω인가요?
Ω
정답: 24 Ω
풀이
1. R = (V)/(I) = (12 V)/(0.5 A) = 24 Ω
2. 필라멘트는 차가울 때 저항이 훨씬 작아서, 멀티미터로 꺼진 전구를 재면 이보다 훨씬 작게 나옵니다. 켜는 순간 큰 돌입 전류가 흐르는 이유입니다.
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다음 중 전압과 전류가 비례하지 않아 옴의 법칙을 그대로 쓸 수 없는 부품은?

A탄소피막 저항B금속피막 저항CLEDD온도가 일정한 구리선
정답: C. LED
풀이
1. 저항과 일정 온도의 도선은 전압을 두 배로 하면 전류도 두 배가 되는 선형 소자입니다.
2. LED는 다이오드라서 순방향 전압 근처에서 전류가 지수적으로 늘어납니다. 그래서 LED에는 전류를 제한하는 저항이 따로 필요합니다.
LED 직렬 저항 계산기로 확인하기

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